Atomistic simulation of paratellurite α-teo2 crystal: i. Defects and ionic transport

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The structure and defects of α-TeO2 paratellurite crystals have been studied using computer modeling. It has been shown that in α-TeO2 the preferred point defects are oxygen vacancies and interstitial oxygen ions. Oxygen vacancies can be either isolated or form complex clusters. It is energetically most favorable for interstitial oxygen ions to be located in channels that penetrate the paratellurite structure along the c-axis. The origin of possible oxygen–ion transport in α-TeO2 is discussed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. K. Ivanov-Schitz

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: alexey.k.ivanov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Кондратюк И.П., Мурадян Л.А., Писаревский Ю.В. и др. // Кристаллография. 1987. Т. 32. С. 609.
  2. Thomas P.A. // J. Phys. C. 1988. V. 21. P. 4611. http://stacks.iop.org/0022-3719/21/i=25/a=009
  3. Дудка А.П., Головина Т.Г., Константинова А.Ф. // Кристаллография. 2019. Т. 64. С. 930. https://doi.org/10.1134/S0023476119060043
  4. Ceriotti M., Pietrucci F., Bernasconi M. // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. P. 104304. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.104304
  5. Champarnaud-Mesjard J.C., Blanchandin S., Thomas P. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2000. V. 61. P. 1499. https://doi.org/10.1016/S0022-3697(00)00012-3
  6. Малютин С.А., Саплавская К.К., Карапетьянц М.Х. // Журн. неорган. химии. 1971. Т. 16. С. 781.
  7. Deringer V.L., Stoffel R.P., Dronskowski R. // Cryst. Growth Des. 2014. V. 14. P. 871. http://doi.org/10.1021/cg401822g
  8. Uchida N., Ohmachi Y. // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. P. 4692. https://doi.org/10.1063/1.1657275
  9. Arlt G., Schweppe H. // Solid State Commun. 1968. V. 6. P. 783. https://
  10. Gupta N., Voloshinov V. // Opt. Lett. 2005. V. 30. P. 985. https://doi.org/10.1364/OL.30.000985
  11. Wang P., Zhang Z. // Appl. Opt. 2017. V. 56. P. 1647. https://doi.org/10.1364/AO.56.001647
  12. El-Mallawany R.A.H. Tellurite Glasses Handbook: Physical Properties and Data; CRC Press: Boca Raton, FL, 2002.
  13. Li Y., Fan W., Sun H. et al. // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. P. 093506. https://doi.org/10.1063/1.3406135
  14. Liu Z., Yamazaki T., Shen Y. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 173119. https://doi.org/10.1063/1.2732818
  15. Ковальчук М.В., Благов А.Е., Куликов А.Г. и др. // Кристаллография. 2014. Т. 59. С. 950.
  16. Куликов А.Г. // Образование приповерхностных структур в кристаллах парателлурита и тетрабората лития при миграции носителей заряда во внешнем электрическом поле. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Москва. 2019.
  17. Dick B.G., Overhauser A.W. // Phys. Rev. 1958. V. 112. P. 90.
  18. Torzuoli L., Bouzid A., Thomas P., Masson O. // Mater. Res. Express. 2020. V. 7. P. 015202. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab6128
  19. Mayo S.L., Olafson B.D., Goddard W.A. // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. P. 8897. http://dx.doi.org/10.1021/j100389a010
  20. Gulenko A., Masson O., Berghout A. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 14150. https://doi.org/10.1039/c4cp01273a
  21. Achouri M.M., Ziani N., Bouamrane R., Abderrahmane A. // Indian J. Phys. 2018. V. 92. P. 1373. https://doi.org/10.1007/s12648-018-1232-2
  22. Gale J.D., Rohl A.L. // Mol. Simul. 2003. V. 29. P. 291. http://dx.doi.org/10.1080/ 0892702031000104887
  23. Mott N.F., Littleton M.J. // Trans. Faraday Soc. 1932. V. 34. P. 485.
  24. Smith W., Todorov I.T., Leslie M. // Z. Kristallogr. 2005. B. 220. S. 563. https://doi.org/10.1524/zkri.220.5.563.65076
  25. Silvestrova I.M., Pisarevskii Y.V, Senycshenkov P.A. et al. // Phys. Status Solidi. А. 1987. V. 101. P. 437. https://doi.org/10.1002/pssa.2211010215
  26. Ledbetter H., Leisure R.G., Migliori A. et al. // J. Appl. Phys. 2004. V. 96. P. 6201. https://doi.org/10.1063/1.1805717
  27. Ohmachi Y., Uchida N. // J. Appl. Phys. 1970. V. 41. P. 2307. https://doi.org/10.1063/1.1659223
  28. Jain H., Nowick A.S. // Phys. Status Solidi. А. 1981. V. 67. P. 701. https://doi.org/10.1002/pssa.2210670242
  29. Mezaki R., Margrave J.L. // J. Phys. Chem. 1962. V. 62. P. 66. https://doi.org/10.1021/j100815a037
  30. Pashinkin A.S., Rabinovich I.B., Sheiman M.S. et al. // J. Chem. Thermodynamics. 1985. V. 17. P. 43. https://doi.org/10.1016/0021-9614(85)90030-8
  31. Wegener J., Kanert О., Küchler R. et al. // Z. Naturforsch. А. 1994. B. 49. S. 1151. https://doi.org/10.1515/zna-1994-1208
  32. Wegener J., Kanert O., Küchler R. et al. // Rad. Eff. Defects Solids. 1995. V. 114. P. 277.
  33. Hartmann E., Kovács L. // Phys. Status Solidi. А. 1982. V. 74. P. 59. https://doi.org/10.1002/pssa.2210740105

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Crystal structure of α-TeO2: in the (bc) plane (a), in the (ab) plane (b). O1…O4, Te1…Te4 are the atomic numbers, d1, d2 are the Te–O bonds. In Fig. (b), the letter A marks the “square” through channels that penetrate the structure along the c axis.

Download (101KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. RPCF of ideal α-TeO2 at a temperature of 300 K, the numbers on the curves indicate the maxima of the corresponding RPCF peaks for the first and second coordination spheres (a); 1 – calculation at 900 K, 2 – calculation at 1200 K (b).

Download (133KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. RPCF of paratellurite at 300 K for an ideal crystal (1) and a sample with 15 oxygen vacancies (2).

Download (88KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. RPCF of defective paratellurite with five interstitial oxygen atoms in type A channels at temperatures of 300 (1) and 1100 K (2).

Download (86KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Lattice parameters of TeO2 with different degrees of defectiveness in the temperature range of 1100–1500 K: 1 – stoichiometric composition, 2 – five oxygen vacancies, 3 – 10 interstitial oxygen atoms, 4 – 15 oxygen vacancies.

Download (92KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Temperature dependences of oxygen diffusion coefficients for TeO2 with different degrees of defectiveness: 1 – five oxygen vacancies, 2 – 15 oxygen vacancies, 3 – five interstitial oxygen ions, 4 – 10 interstitial oxygen ions, 5 – five tellurium vacancies. The numbers near the straight lines are the diffusion activation energies.

Download (80KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».