Fast ionic conductivity of PbF2:MF2 (M=Mg, Ba, Cd) and PbF2:ScF3 single crystals and composites

Trnovcová, V.; Федоров, П. П.; Buchinskaya, I. I.; Šmatko, V.; Hanic, F.

doi:10.1016/s0167-2738(98)00501-3

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“…The part III of the temperature de pendence of the conductivity (AH = 0.34+0.01 eV) is probably connected with a short-range motion of nonbridging fluoride ions. The theoretically calculated enthalpy for this motion is 0.29 eV [7].…”

Section: Zblan Glassesmentioning

confidence: 89%

“…As heavy metal fluorides are usually good fluoride ion conductors [7,8], heavy metal fluoride glasses and fibers based on ZrF4, PbF 2 or ZnF 2 are prospective materials also for a development of glassy superionics and of superionic fibers [9][10][11]. The preparation of glassy fluoride superionics is technologically more simple and cheaper NaF ZBA 62 33 ---5 ---ZBLA 57 34 5 4 ---ZBLAN4 55 31 5 5 4 ZBLAN7 57 30 3 3 7 ZBLAN20 53 20 4 3 20 ZBISN30 30 20 10 l 0 ---30 ZBISN40 40 20 10 10 ---20 ZBISAN50 50 10 10 10 10 10 than the preparation of fluoride single crystals or ceramics.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Physical properties of multicomponent fluoride glasses for photonic and superionic applications

Trnovcová

Zakalyukin

Сорокин

et al. 2001

Ionics

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Abstract. Heavy metal fluoride glasses are promising materials for ultra-low loss mid-infrared optical fibers. The fibers are applied in remote spectroscopy, laser surgery, and thermal imaging. Upon doping with rare earth ions, heavy metal fluoride fibers are suitable for a development of high power laser materials, up-conversion lasers, and optical amplifiers for telecommunications systems. As heavy metal fluorides are prospective fast fluoride ion conductors, fluoride glasses based on ZrF4, BaF2, LaF3, AIF3 and NaF (ZBLAN), PbF2, InF3, BaF2, A1F3, LaF3 (PIBAL) or ZnF2, BaF2, InF3, SrF2, A1F3, NaF (ZBISAN) are interesting for a development of glassy or fibrous ionic conductors. In this paper, the ionic conductivity and dielectric response of the abovementioned multicomponent fluoride glasses is studied. The influence of the glass composition on the glass transition temperature (Tg) and on the crystallization temperature (Tcr) is also reported. The optimum composition and drawing temperature for fluoride glass fibers is specified. IntroductionAt first, fluorozirconate glasses were studied from the point of view of ultra-low mid-infrared optical loss [1] and optical fiber preparation [2]. A need of ultra-low-loss fibers for the long-distance telecommunications system was the driving force for a development of heavy metal oxide, fluoride and chalcogenide glass fibers. Because of a significant shift of the multiphonon edge, in comparison to silicate glasses, fluoride glass fibers have a low-loss window at 2.13 -2.55 ~tm, with a theoretical intrinsic loss minimum which is lower than 10 2 dB/km. Both the absorption by impurities and the extrinsic scattering by local inhomogeneities result in the actual intrinsic loss minimum of about 0.45 dB/km, at 2.35 gm [3]. Therefore, the infrared fluoride fibers are mostly applied in remote spectroscopy, laser surgery and thermal imaging [4].

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Section: Zblan Glassesmentioning

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Section: Introductionmentioning

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Physical properties of multicomponent fluoride glasses for photonic and superionic applications

Trnovcová

Zakalyukin

Сорокин

et al. 2001

Ionics

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“…Se han observado tendencias similares en CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , aunque muestran una conductividad menor a temperaturas más elevadas (2). Las soluciones sólidas isovalentes y heterovalentes basados en PbF 2 , son materiales interesantes para desarrollar electrolitos sólidos con una conductividad rápida de iones fluoruros a moderadas y a bajas temperaturas, debido a que generan tanto vacantes de F -como iones intersticiales de F - (11,(14)(15)(16). El dopaje con iones isovalentes altamente polarizables como el Sn 2+ , ha mostrado un extraordinario incremento en la conductividad en los cristales de PbF 2 , formando un conductor rápido de aniones PbSnF 4 (5-8).…”

Section: Introductionunclassified

“…Varios compuestos con estructura tipo fluorita presentan valores elevados de conductividad del ion flúor (4,(9)(10)(11). Esto se debe a que el átomo metálico forma una red cúbica centrada en las caras, y los átomos de flúor se encuentran ocupando todos los huecos tetraédricos; dejando por lo tanto, los huecos octaédricos desocupados, generando de esta manera una estructura bastante abierta que favorece la movilidad de los iones fluoruros (12,13).…”

Section: Introductionunclassified

Síntesis y caracterización de nuevas soluciones sólidas de fluoruros con estructura tipo fluorita y derivadas

Zapata-Galvan¹,

Torres-Martı́nez²,

Quintana³

2001

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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Se prepararon nuevas soluciones sólidas de fluoruros isovalentes con fórmula general M 1-x Sn x F 2 (M = Ba, Sr, Cd) y M 1-x Sn 1+x F 4 (M = Ba, Sr). Las fases fueron sintetizadas por reacción en estado sólido en atmósfera de N 2 y caracterizadas por difracción de rayos x. La primera serie de compuestos son isoestructurales al β-PbF 2 , con simetría cúbica tipo fluorita. El intervalo de formación de las soluciones sólidas varía con el tamaño del ion siguiendo la secuencia Ba>Sr=Cd. El valor de la celda unidad para el Ba, disminuye con el contenido de SnF 2 , y para el Sr y Cd se mantiene constante. Los compuestos de la segunda serie, con mayor contenido de fluoruro de estaño, son isoestructurales al PbSnF 4 , con simetría tetragonal derivada de la fluorita ligeramente distorsionada. INTRODUCCIÓNDesde los inicios de los años setenta, surgió un gran interés en el desarrollo de nuevos materiales conductores iónicos que pudiesen ser utilizados como electrolitos sólidos. Algunas de las aplicaciones tecnológicas más importantes son los sensores electroquímicos para la fabricación de celdas de combustible, de baterías; de sensores de gases para la detección de oxígeno en chimeneas industriales, en tubos de escape de los automóviles, para el monitoreo del funcionamiento de hornos y en la medición del contenido de oxígeno durante la producción de metales; en pantallas electrocrómi-cas, etc. (1,2).Algunos de los materiales que muestran ser prometedores electrolitos sólidos para la fabricación de sensores de oxígeno a temperatura ambiente son los halogenuros, en particular los fluoruros inorgánicos que presentan una estructura tipo fluorita y derivadas (3-8). Estos materiales son buenos aislantes electrónicos y dado que contienen vacantes disponibles, presentan una conductividad iónica rápida de iones F -. Se ha encontrado que la movilidad del flúor se ve favorecida por la alta polarizabilidad de los cationes, especialmente cuando éstos tienen un par de electrones desapareados, y por la distribución catiónica desordenada que presentan los fluoruros con la presencia de cationes aliovalentes (4).Varios compuestos con estructura tipo fluorita presentan valores elevados de conductividad del ion flúor (4,9-11). Esto se debe a que el átomo metálico forma una red cúbica centrada en las caras, y los átomos de flúor se encuentran ocupando todos los huecos tetraédricos; dejando por lo tanto, los huecos octaédricos desocupados, generando de esta manera una estructura bastante abierta que favorece la movilidad de los iones fluoruros (12,13).En general, estos materiales son considerados como electrolitos sólidos, siendo el PbF 2 uno de los mejores ejemplos de conductor aniónico, estudiado por Faraday en 1834. El fluoruro de plomo es un conductor iónico pobre a 20ºC, sin embargo, al incrementar la temperatura pasa a ser un excelente conductor, 1 S/cm a 400ºC. Se han observado tendencias similares en CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , aunque muestran una conductividad menor a temperaturas más elevadas (2). Las soluciones sólidas isovalentes y hete...

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“…The fast ionic conductivity is usually observed in the systems where a maximum of the liquidus occurs in the region of fluorite structured solid solutions. Among fluorite-structured PbF2-based heterovalent solid solutions, the fastest ionic conductivity is found for the PbF2:ScF 3 system [4,10]. Therefore, we have studied also the conductivity of BaF2:ScF3 solid solutions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Electrical properties of heavily doped fluorite-structured BaF2:RF3 (R=La, Pr, Nd, Gd, Tb, Y, Sc) single crystals

Trnovcová

Сорокин

Федоров

et al. 2000

Ionics

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Abstract. The superionic conductivity and dielectric response of heavily doped fluorite-structured Ba~_xRxF2+x (R = La, Pr, Nd, Gd, Tb, Y, Sc; x = 0.005 -0.45) crystals are reported. The highest ionic conductivity is found for R = Sc and x = 0.1. Upon ScF 3 doping, small Sc 3+ ions rearrange their surroundings, create excessive fluoride interstitial ions and bring about a high ionic conductivity. For each dopant, the concentration dependence of the ionic conductivity is non-linear. A monotonous concentration dependence of the ionic conductivity is found only for La 3+ doping. Upon doping with Nd 3+, Gd 3+, Tb 3+, y3+ and Sc 3+ ions, a conductivity maximum is observed at x = 0.1 -0.2. Upon Pr 3+ doping, this maximum is split. The influence of defect clustering on the concentration dependence of the conductivity is discussed.

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Fast ionic conductivity of PbF2:MF2 (M=Mg, Ba, Cd) and PbF2:ScF3 single crystals and composites

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Physical properties of multicomponent fluoride glasses for photonic and superionic applications

Physical properties of multicomponent fluoride glasses for photonic and superionic applications

Síntesis y caracterización de nuevas soluciones sólidas de fluoruros con estructura tipo fluorita y derivadas

Electrical properties of heavily doped fluorite-structured BaF2:RF3 (R=La, Pr, Nd, Gd, Tb, Y, Sc) single crystals

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