Stabilität von Sr(Ti0.65,Fe0.35)O3-δ - am IWE
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56 5 Ausblick: Stabilisierung durch Lanthandotierung<br />
5.2 Messergebnisse und Diskussion<br />
5.2.1 Defektchemie<br />
Lanthan wird nach Gleichung (5.2) in das Gitter eingebaut.<br />
2+ 3+<br />
( <strong>Sr</strong>1- La )( <strong>Ti0.65</strong>,<br />
<strong>Fe0.35</strong> ) <strong>O3</strong>-<br />
α α δ<br />
(5.2)<br />
Die Anzahl der ionisierten Lanthanatome lässt sich nach Gleichung (5.3) beschreiben. Dabei<br />
ist K D die Massenwirkungskonstante und E D die Ionisierungsenergie <strong>von</strong> Lanthan.<br />
La<br />
•<br />
⎡<br />
⎣ ⎦<br />
[ La]<br />
E<br />
⎤⋅ n<br />
− D<br />
kT<br />
= K ⋅ e<br />
(5.3)<br />
Alle La-Atome sind als Donator elektrisch aktiv, weil Lanthan schon bei 4,2 K vollständig<br />
ionisiert ist [25]. Die entstehenden Elektronen rekombinieren mit den Defektelektronen (siehe<br />
Gleichung (2.7)) nach Gleichung (2.8).<br />
Es gilt die erweiterte Elektroneutralitätsgleichung (5.4).<br />
D<br />
[ ]<br />
<br />
2 V0<br />
p ⎡ La ⎤ ⎡ ⎤<br />
⋅ + +<br />
<strong>Sr</strong><br />
= n + Fe<br />
⎦ ⎣ ⎦ ⎣ Ti<br />
•<br />
′ ′<br />
(5.4)<br />
Nach Moos [4] kann es bei einer Lanthandotierung <strong>von</strong> STO zur Bildung <strong>von</strong> <strong>Sr</strong>-Leerstellen<br />
´´<br />
kommen (5.5), was zur Bildung <strong>von</strong> Ruddlesden-Popper-Strukturen führt.<br />
V <strong>Sr</strong><br />
⎡<br />
⎤<br />
⎣<br />
⎦<br />
1<br />
20 <strong>Sr</strong> La TiO + O →<strong>Sr</strong>O ⋅20<br />
<strong>Sr</strong> La V TiO<br />
2<br />
≡ <strong>Sr</strong> LaTiO<br />
0.9 0.1 3 2 0.85 0.1 <strong>Sr</strong> 0.05 3<br />
18 2 20 61<br />
(5.5)<br />
Mittels XRD können diese Strukturen der Form <strong>Sr</strong> n+1 Ti n O 3n+1 nur für n ≤ 3 detektiert werden.<br />
Die in (5.5) beschriebene Struktur liegt also unterhalb der Auflösungsgrenze des XRD.<br />
5.2.2 Messergebnisse<br />
Um Informationen über die Gitterstruktur des La-dotierten STF-Pulvers zu erhalten, wurde<br />
eine XRD-Untersuchung durchgeführt. Es fällt auf, dass die Peaks der La-dotierten Probe<br />
gegenüber den Peaks der undotierten Probe aufgeweitet sind (Bild 5-1).
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