Влияние фазового состава и локальной кристаллической структуры на транспортные свойства твердых растворов ZrO₂ - Y₂O₃ - Eu₂O₃ и ZrO₂ -Gd₂O₃ - Eu₂O₃

Цель: исследование особенностей фазового состава, локальной кристаллической структуры монокристаллов твердых растворов ZrO₂ -R₂O₃ (R = Y, Gd) и их влияния на ионную проводимость указанных материалов. Исследованы фазовый состав и локальная структура кристаллов диоксида циркония, стабилизированных оксидами иттрия и гадолиния, в широком диапазоне составов 2,7 - 38 мол. % R₂O₃ (R = Y, Gd), и установлено их влияние на транспортные характеристики этих кристаллов. Показано наличие двойниковой структуры, образующейся при переходе высокотемпературной кубической фазы в тетрагональную фазу, в кристаллах ZrO₂ - 8 мол. % Gd₂O₃. Установлено, что в кристаллах ZrO₂ - 8 мол. % Y₂O₃ отсутствует двойниковая структура, а структура кристаллов соответствует структуре t΄ʹ-фазы. Локальная структура твердых растворов ZrO₂ - R₂O₃ - Eu₂O₃ (R – Y, Gd) определяется, главным образом, концентрацией стабилизирующих оксидов Y₂O₃ или Gd₂O₃ и практически не зависит от вида стабилизирующего оксида. Показано, что снижение величины ионной проводимости в интервале концентраций стабилизирующих оксидов выше 12 мол. % Y₂O₃ (Gd₂O₃) обусловлено увеличением относительной доли позиций катионов Y³⁺ (Gd³⁺) с кислородной вакансией в ближайшем кристаллическом окружении. В интервале концентраций выше 20 мол. % Y₂O₃ (Gd₂O₃) уменьшению величины ионной проводимости способствует образование двух анионных вакансий в ближайшем кристаллическом окружении ионов Y³⁺ (Gd³⁺). Выявлено, что различие в значениях ионной проводимости для кристаллов ZrO₂, содержащих 8 мол. % Y₂O₃ (Gd₂O₃), обусловлено особенностями их фазового состава.