Stabilität von Sr(Ti0.65,Fe0.35)O3-δ - am IWE

4.5 Reversibilität 53
4.5 Reversibilität
Die chemische Reversibilität wurde anhand dreier RedOx-Zyklen untersucht. Ein RedOx-
Zyklus bestand aus einer zwölfstündigen Auslagerung in einer 70% H 2 / 30% N 2 – Gasmischung
(Versuch 8, Tabelle 3-1) und einer anschließenden Auslagerung an Luft (12h). Der
Versuch fand bei 1000 °C statt.
XRD-Untersuchungen ergaben, dass es während jedes Zyklus zu einer Fe-Auslagerung und
einer Zweitphasenbildung kam, dass sich diese Zersetzung während der anschließenden oxidierenden
Phase aber komplett zurück bildete. Wie Tabelle 3-6 zeigt, wurden an Luft jeweils
nahezu identische Gitterkonstanten ermittelt.
Fagg stellte für STF40 ebenfalls eine Reversibilität der chemischen Zersetzung fest [12].
Elektrisch war ebenfalls eine Reversibilität der Instabilität zu beobachten. Nach einer mehrstündigen
Auslagerung bei 900 °C und bis zu 10 -21 bar wurde die STF-Probe einer oxidierenden
Atmosphäre ausgesetzt. Nahezu instantan erreichte die Probe ihren Ausgangswiderstand.
Diese Ergebnisse widersprechen der Vorstellung, dass Umlagerungen im Kationengitter irreversibel
zu einer Änderung des elektrischen Widerstandes führen bzw. dass die Zeitkonstanten
für eine Umwandlung in den Ausgangskristall in derselben Größenordnung liegen wie die
der Zersetzung. Evtl. liegen die Zeitkonstanten für die chemische Zersetzung tatsächlich in
der gleichen Größenordnung wie die für die Umwandlung in das Ausgangskristall. Die XRD-
Untersuchungen fanden jeweils nach 12 h in reduzierter und 12 h in oxidierte Atmosphäre
statt. Dass elektrisch der Widerstand instantan seinen Ausgangswert erreicht, könnte mit der
Größe der Eisenausscheidungen zu tun haben. Zwar erhöhten die Eisenpartikel die Gesamtleitfähigkeit,
aber gleichzeitig erhöhte sich auch der Bandabstand des Halbleiters aufgrund der
geringeren Fe-Konzentration in der Matrix. Außerdem verminderte sich die ionische Leitfähigkeit
des Festkörpers. Insgesamt ist es also trotz Umlagerungen im Kationengitter möglich,
dass die Leitfähigkeit der Keramik an Luftatmosphäre den gleichen Wert beibehält.