REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Kositrov (IV) oksid, SnO2 (kasiterit), je polprevodnik tipa n z ugodno kombinacijo
kemičnih, električnih in optičnih lastnosti, zaradi česar je primeren za različne aplikacije,
od trdnih plinskih senzorjev, transparentnih prevodnih prevlek, v procesih oksidacije
katalizatorjev kot tudi za varistorje. V varistorski keramiki ima posebno vlogo študija rasti
zrn, saj je razumevanje procesa rasti lahko koristno za nadzor razvoja mikrostrukture, kot
tudi za optimizacijo električnih lastnosti, ki zavisijo od velikosti zrn, kot je prebojna
napetost. Za razliko od ZnO varistorske keramike, kjer je vloga dopantov v razvoju
mikrostrukture dobro raziskana, ti učinki v SnO2 keramiki še niso povsem jasni.
V svojem doktorskem delu sem se osredotočila na sintezo različnih končnih sestav dveh
varistorskih sistemov, SnO2-CoO-Nb2O5 in SnO2-CoO-Ta2O5, ter predlagala dva
mehanizma kompenzacije naboja za oba sistema. V CoO-Nb2O5-dopirani SnO2 keramiki
smo pokazali, da Nb5+ ioni kompenzirajo Co2+ in Sn2+ ione po naslednjem mehanizmu:
6 Sn(IV)Sn (IV )
× ⇌ Sn(II)Sn (IV )
″ + Co(II)Sn (IV )
″ + 4 Nb(V)Sn (IV )
·
Pomembna razlika med Ta2O5 in Nb2O5 sistemom je znatno nižja trdna topnost Ta v SnO2
in posledično dvakrat višje razmerje Co:Ta, kar kaže, da je Co2+ edini dvovalentni kation,
ki kompenzira Ta5+ naboj na Sn-mestih po naslednjem kompenzacijskem mehanizmu:
3 Sn(IV)Sn (IV )
× ⇌ Co(II)Sn (IV )
″ + 2 Ta(V)Sn (IV )
·
V drugem delu mojega doktorskega dela sem se posvetila dvojčenju SnO2, ki je zelo
pogosto, vendar še nepojasnjeno, medtem ko je v strukturno sorodnem rutilu TiO2
mehanizem dvojčenja dobro raziskan. Z dodatkom specifičnih dopantov k SnO2 keramiki
sem skušala ugotoviti, kako prisotnost dvojčičnih mej vpliva na rast zrn, razvoj
mikrostrukture ter električne lastnosti materiala. Pokazala sem, da dvojčenje v SnO2 v ni
kemijsko inducirano, ampak je najverjetneje posledica topotaksialnega rekristalizacijskega
procesa v začetni stopnji rasti zrn.