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Structure and transport properties of zirconia crystals co-doped by scandia,ceria and yttria

Journal of Materiomics 2019年第2期5卷 273-279页

作者： D.A.Agarkov M.A.Borik S.I.Bredikhin I.N.Burmistrov G.M.Eliseev V.A.Kolotygin A.V.Kulebyakin I.E.Kuritsyna E.E.Lomonova F.O.Milovich V.A.Myzina P.A.Ryabochkina N.Yu.Tabachkova T.V.Volkova Institute of Solid State Physics RAS 2 Academician Osipyan Str.142432ChernogolovkaMoscow Distr.Russia Moscow Institute of Physics and Technology Institutsky Lane 9141700DolgoprudnyMoscow DistrictRussia A.M.Prokhorov General Physics Institute Russian Academy of Sciences Vavilov Str.38119991MoscowRussia National University of Science and Technology(MISIS) Leninskiy Prospekt 4119049MoscowRussia Ogarev Mordovia State University 430005SaranskRussian Federation

This work is a study of the effect of co-doping(ZrO_(2))_(0.9)(Sc_(2)O_(3))_(0.1)solid solution with yttria and/or ceria on the phase composition,local structure and transport properties of the crystals.The solid solution crystals were grown using directional melt crystallization in cold crucible.We show that ceria co-doping of the crystals does not stabilize the high-temperature cubic phase in the entire crystal bulk,unlike yttria codoping.Ceria co-doping of the(ZrO_(2))_(0.9)(Sc_(2)O_(3))_(0.1)crystals increases their conductivity,whereas the addition of 1 mol.%yttria tangibly reduces the conductivity.Equimolar co-doping of the(ZrO_(2))0.9(-Sc_(2_O_(3))0.1 crystals with ceria and yttria changes the conductivity but slightly.Optical spectroscopy of the local structure of the crystals identified different types of optical centers.We found that the fraction of the trivalent cations having a vacancy in the first coordination sphere in the ceria co-doped crystals is smaller compared with that in the yttria co-doped crystals.

关键词： Single crystals Solid oxide fuel cell Solid solutions ionic conducting materials ZrO_(2)-Sc_(2)O_(3)-CeO_(2)-Y_(2)O_(3)

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