Struktura krystaliczna i przewodnictwo elektryczne poczwórnie domieszkowanego BIMEVOX-u (ME = Mg, Cu, Ni, Zn)

BIMEVOX-y to przewodniki jonów tlenu oparte na macierzystym związku Bi4V2O11 i otrzymane poprzez podstawienie części atomów wanadu innym metalem. Charakterystyczną cechą BIMEVOX-ów (Bi₂Me_xV_1-xO_5.5-δ) jest ich warstwowa struktura typu Aurivilliusa, która występuje w temperaturze pokojowej w różnych odmianach polimorficznych w zależności od parametru x. Mechanizm przewodnictwa w BIMEVOX-ach polega na przemieszczaniu się luk tlenowych w warstwie „wanadowej”, które częściowo występują w BIMEVOX-ach naturalnie, a częściowo są wprowadzane przez domieszki. Wprowadzenie wieloskładnikowego domieszkowania jest umotywowane zwiększeniem nieporządku w podsieci kationowej, w stosunku do BIMEVOX-ów z pojedynczą domieszką, dzięki czemu można spodziewać się wysokiego przewodnictwa jonowego.

Wykorzystując badania strukturalne (metody XRD, ND, XAFS) i elektryczne (IS, liczby przenoszenia) w zależności od temperatury i składu chemicznego określono wpływ poczwórnego domieszkowania na właściwości BIMEVOX-ów. Badania strukturalne pokazują, że objętość komórki elementarnej BIMEVOX-u rośnie wraz ze wzrostem poziomu domieszkowania. Wyniki analizy lokalnej struktury sugerują deformację warstwy „wanadowej” w porównaniu do klasycznych BIMEVOX-ów. Badania elektryczne potwierdzają wysoką przewodność poczwórnie domieszkowanych BIMEVOX-ów oraz jej jonowy charakter podobnie jak w klasycznych BIMEVOX-ach. Obliczona efektywna koncentracja nośników jest niewiele wyższa niż dla np. BIMGVOX-u. Poczwórnie domieszkowane BIMEVOX-y poddane długotrwałemu wygrzewaniu wykazują większą stabilność w funkcji czasu w porównaniu do klasycznych odpowiedników. Otrzymane wyniki badań i ich analiza otwierają nowe kierunki badań BIMEVOX-ów.