Electrical Conduction of Fe₂O₃-V₂O₅-P₂O₅ Glasses

Abstract

標題の系のガラス化範囲を求めた. この系のガラスの導電率の組成及び温度依存性を100℃からガラス転移点 (Tg) の10°-20℃下の温度までの範囲で測定した. また密度, 熱膨張率, Tg, 遷移金属イオンの還元イオン分率を測定した. 電気伝導機構をMottによるスモール・ポーラロン・ホッピング理論によって検討した. これらのガラスには断熱近似 (トンネル係数αを零とする) が, 光学フォノン振動数 (ν0) の値1けた以内程度の誤差で, ほぼ適用できた. しかし他の実験結果と矛盾しないようなα及びν0の値は得られなかった. 導電率の組成依存性を決定する因子としては活性化エネルギーが支配的であった.約10mol%以下のFe2O3を含有するガラスの導電率及び活性化エネルギーはV2O5-P2O5系ガラスと同様にV2O5濃度に主として依存する. これらのガラスのメスバウアー・スペクトル測定によればFe2+は検出されなかった. Feイオン対の電気伝導への寄与はVイオン対に比較して極めて小さいと考えられる.約20mol%以上のFe2O3を含有するガラスの導電率はV2O5-P2O5系ガラスより高かった. Fe2O3の添加, あるいは20mol%以上のFe2O3によるV2O5またはP2O5の置換によって導電率は増加し, 活性化エネルギーは低下した. FeイオンはVイオンとともに電気伝導に寄与すると考えられる. これらのガラスについて測定された導電率は, Vイオン対及びFeイオン対がそれぞれ独立した伝導経路を構成すると仮定して, 断熱近似式によって計算された値よりはるかに大きかった. FeイオンとVイオンの間にホッピング伝導が起こる可能性が示された.