بخشی از مقاله
چکیده
شیشه هایی با ترکیب xMgO- - 80-x - V2O5 -20P2O5 که در آن x=5,10,15,20 است، براي اولین بار ساخته شد. ساختار شیشه ها با استفاده از طیف پراش xrd و طیف سنج مادون قرمز FTIR تحقیق و رسانندگی آنها به صورت تابعی از دما و درصد مواد تشکیل دهنده مورد بررسی قرار گرفت . براي تمام ترکیبات ،تغییرات رسانندگی بر حسب دما از رابطه آرنیوس پیروي می کند.از عوامل مهم در رسانندگی شیشه هاي حاوي منیزیم ،حضور یونهاي تعدیل کننده همانند Mg+2 در ساختار شیشه است ،این یون ها داراي تحرك نیستند و به علت شکستن پیوندها سبب کاهش تحرك کاتیونهاي فلزات قلیایی ،افزایش انرژي فعال سازي وافزایش رسانندگی می شود.
مقدمه
شیشه هاي فسفات وانادیم از معروفترین شیشه هایی هستند که خواص مختلف آن در دهه هاي گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است معمولاً. شیشه هاي فسفاتی داراي دماي ذوب پایین ، ضریب انبساط گرمایی بالا و دماي گذار شیشه اي Tg پایین می باشند که دارا بودن چنین خواصی آنها را براي بسیاري از کاربردها مناسب می کند ، به عنوان مثال می توان از کاربرد این شیشه ها براي پوشش شیشه اي فلز ، قالبی براي اجزاء نوري و لعاب هاي دماي پایین فلزات نام برد. [1-4] شیشه هایی که حاوي مقدار زیادي از عناصر واسطه هستند به عنوان نیمرساناهاي الکترونی شناخته می شوند کهمعمولاً ویژگی هاي الکتریکی این شیشه ها با بودن یون هاي فلزات واسطه در دو ظرفیت مختلف توجیه می شودمثلاً یون هاي V+4 و V+5در شیشه هاي حاوي وانادیم. در این شیشه ها الکترو نها بر روي اتم هاي وانادیم جایگزیده هستند و نمی توانند آزادانه در شبکه حرکت کنند بلکه تنها می توانند از یک اتم V+4 به اتم دیگر V+5 جهش کنند.[5-7]
روشهاي آزمایشی
جهت ساختن شیشه سه گانه با فرمول : xMgO- - 80-x - V2O5 -20P2O5 که در آن ضریب مواد بر حسب درصد مولی مواد تشکیل دهنده می باشد ، مقادیر مناسبی از پودر هاي V2O5، MgO وP2O5 ساخت شرکت Merck با درصد خلوص % 99و99 با دقت 0,0001g توزین گردید. سپس همه ي مواد را در بوته ي چینی ریخته و خوب مخلوط می کنیم وترکیب حاصله را به منظور آبگیري وخروج گاز هاي موجود در ترکیب داخل کوره بادماي 700 ºC قرار می دهیم. مخلوط را یک ربع در این دما نگه می داریم و سپس دماي کوره را به 1000 ºCافزایش و دو ساعت در این دما مخلوط را حرارت می دهیم. مخلوط مذاب رادر قالب هاي مخصوص که در دماي اتاق قرار دارند ریخته و با قرار دادن یک قطعه استیل دیگر روي آن،به صورت پولکهایی در می آوریم. الگوي پراش پرتو ایکس نمونه ها - در دانشگاه کاشان - و طیف مادون قرمز نمونه هادر - دانشگاه همدان - به دست آمد.
سطح نمونه هاکاملاً صاف و پولیش شد و سپس الکترودهاي طلا با استفاده از دستگاه لایه نشانی VASه ب روش اسپاترینگ - - Sputteringدر فشاري معادل 3 ×10-5 Torr ، به این سطوح اضافه شد . مقاومت نمونه ها با استفاده از روش چهار سیمه اندازه گیري شد ، براي این منظور الکترودهاي نازك مسی با استفده از چسب نقره به الکترودهاي سطح نمونه اتصال داده شد ، با استفاده از دو الکترود بیرونی جریان و به وسیله دو الکترود داخلی ولتاژ خوانده شد.
نتایج آزمایش و بحث:
ساختار نمونه ها با استفاده از طرح پراش XRD و مطالعات طیف سنجی مادون قرمز - FTIR - مورد بررسی قرار گرفت . مطالعات حاصل از الگوي پراش پرتو ایکس، آمورف بودن نمونه ها را نشان می دهد - شکل . - 1 مقایسه نوارهاي جذبی همه نمونه ها و نوارهاي پودر اکسید هاي تشکیل دهنده ي آنها مشخص می کند که هیچ کدام از نوارهاي موجود در طیف پودرها در طیف شیشه ها دیده نمی شود که این ویژگی بیانگر برهم کنش شیمیایی میان سه اکسید تشکیل دهنده شیشه است. شباهت طیف FTIR نمونه هاي مختلف نشان دهنده مشابه بودن شبکه هاي آنها می باشد - شکل. [8-10] - 2
نتایج حاصل از مطالعات الکتریکی :
در این تحقیق هدایت الکتریکی σ بصورت تابعی از دما در ناحیه دمایی300 -420 K اندازه گیري شد . شکل - - 2 وابستگی دمایی رسانندگی الکتریکی شیشه هاي xMgO- - 80-x - V2O5 -20P2O 5 را نشان می دهد .
اثردماي باز پخت بر رسانندگی الکتریکی نمونه ها :
5MgO- 75 V2O5-20 P2O5 را در دماهاي مختلفی پخت داده و تاثیر دماي پخت را بر رسانندگی شیشه نیمرساناي مذکور بررسی نمودیم. در شکل - - 5 نمودارهاي Lnσ برحسب1/T در دماهاي مختلف پخت رسم شده است .
