高压下缺陷对锐钛矿相TiO2多晶电输运性能的影响:交流阻抗测量

作者：王月; 邵渤淮; 陈双龙; 王春杰^*; 高春晓

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(12): 229-238.

• 高压
• TiO2
• 缺陷
• 晶界

采用高压原位阻抗谱测量技术对锐钛矿Ti O2多晶的电输运性质进行了系统研究.在6.4, 11.5和24.6 GPa压力处发现了晶粒和晶界的电阻、参数因子和弛豫频率的反常变化行为.研究分析表明:6.4和11.5 GPa压力点分别对应着Ti O2由锐钛矿转变为a-Pb O2,再转变为斜锆石的结构相变,当压力高于24.6 GPa时,Ti O2完全转变为斜锆石相.通过分析晶粒和晶界电阻在压力作用下的变化行为可知,本征缺陷的存在对Ti O2高压下电输运性质的变化起着关键的作用.在6.4 GPa压力处,相变的发生导致缺陷的作用发生了变化,由作为复合中心的深能级缺陷转变为向导带和价带提供载流子的浅能级缺陷,并且作为浅能级缺陷存在至实验最高压力点38.9 GPa,浅能级缺陷在能带中的位置也随着相变发生而改变.晶粒和晶界的激活能随着压力升高而降低,表明高压下载流子在晶粒和晶界的输运变得更加容易.此外, Ti O2晶粒和晶界的弛豫频率比值随压力的升高而不断减小,高压下的晶界效应不明显.

• 单位
  吉林大学; 超硬材料国家重点实验室