Выпуски

 / 

2009

 / 

том 7 / 

выпуск 2

 



Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

И. П. Быков, А. Б. Брик, В. В. Бевз, Т.Е. Константинова, И. А. Ящишин
«Радиоспектроскопические исследования наноразмерных порошков диоксида циркония »
0543–0572 (2009)

PACS numbers: 71.70.Jp, 73.20.Mf, 73.22.Lp, 76.30.-v, 77.84.Bw, 81.05.Je, 81.07.Wx

Методами электронного парамагнитного и протонного магнитного резонансов исследованы наноразмерные порошки ZrO2 с разным содержанием примесей. Основное внимание уделено сигналам ЭПР от ионов Zr3? (образцы без примесей хрома), ионов Cr5? (образцы с примесью хрома), а также сигналам от поляронов, локализованных на поверхности наночастиц. Обнаружен и изучен ряд новых эффектов, имеющих как фундаментальное, так и прикладное значение. Установлено, что, хотя радиоспектроскопические характеристики ионов Zr3? и Cr5? близки, влияние отжига на их ЭПР-сигналы существенно разное. Отжиг в интервале температур 200–900?C ведет к монотонному увеличению количества ионов Zr3?. Температура отжига, при которой появляются сигналы ЭПР от ионов Zr3?, для образцов с разным составом примесей является неодинаковой. Кривые отжига сигналов ЭПР, обусловленных ионами Cr5+, имеют экстремум при T???500–600?C. При этом температура, при которой появляются сигналы от ионов Cr5?, а также скорость уменьшения этих сигналов при T???600?C зависят от количества примесей в исследованных образцах. Проанализировано влияние вакансий кислорода, гидроксильных групп, диффузии примесей, а также фазовых превращений в ZrO2 на ЭПР-характеристики ионов Zr3? и Cr5?. С помощью ЭПР ионов Cr5? обнаружен эффект, связанный с влиянием иттрия на внутренние механические напряжения, которые возникают в наноразмерных частицах ZrO2. Показано, что ионы Cr5? могут быть использованы в качестве маркеров, несущих информацию о механических напряжениях в структуре диоксида циркония. Установлено, что под действием рентгеновского облучения имеет место радиационно-стимулированное окисление ионов хрома (Cr3????Cr5?). Отжиг образцов в атмосфере водорода при Т???250?C приводит к существенному уменьшению количества ионов хрома в зарядовом состоянии Cr5?. Однако последующий отжиг этих образцов в атмосфере воздуха ведет к росту количества ионов Cr5?. Отжиг в водороде приводит также к появлению сигнала ЭПР от поляронов, связанных с электропроводящими областями, которые формируются на поверхности наночастиц. Проведено обсуждение механизмов и физической сущности перечисленных эффектов. Показано, что полученные результаты могут быть использованы для оптимизации технологий синтеза, а также для тестирования материалов и технических изделий, изготовленных на основе диоксида циркония.

©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение