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J. Phys. Colloques
Volume 37, Numéro C7, Décembre 1976
Second International Conference on Lattice Defects in Ionic Crystals / Seconde Conférence Internationale sur les Défauts de Réseau dans les Cristaux Ioniques
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| Page(s) | C7-443 - C7-448 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1976799 | |
J. Phys. Colloques 37 (1976) C7-443-C7-448
DOI: 10.1051/jphyscol:1976799
THE DEFECT STRUCTURE OF COMPOUNDS WITH THE RUTILE STRUCTURE
C.R.A. CATLOW1, R. JAMES2, 3 and M.J. NORGETT21 Dept. of chemistry, Universtiy College, Gower Street, London, WC1.
2 Theoretical Physics Division, AERE, Harwell, U.K.
3 Inorganic Chemistry Laboratory, Oxford.
Résumé
Nous présentons une étude théorique sur les propriétés de défauts dans trois composés, MnF2, MgF2 et TiO2. Nos résultats sont en contraste avec la structure de défauts connue pour les fluorites. Nous trouvons que les désordres du type Schottky sont intrinsèques dans tous les trois composés, avec le transport des ions dû à la mobilité des lacunes dans le cas pur ou dopé. Les études antérieures sur les rutiles d'oxyde et de fluoride avaient plutôt suggérée des désordres du type interstitiel. Nous montrons cependant que notre proposition sur la structure de défaut est compatible avec les récents résultats de Park et Nowick [2] sur la conductivité dans MgF2 et MnF2. Nous présentons ensuite une étude détaillée sur la migration des lacunes qui montre, pour les deux types de lacunes, que le mécanisme dominant conduit à une conductivité largement isotropique. Ce résultat est en accord avec l'expérience faite sur les cristaux dopés d'ions trivalents. Avec des cristaux dopés d'ions monovalents on a observé une forte anisotropie, ce qui est peut-être dû à la mobilité des ions dopés.
Abstract
We present a theoretical study of the defect properties of three compounds, MnF2, MgF2and TiO2. Our results predict a defect structure which is in marked contrast to that characteristic of fluorite compounds. We propose that Schottky disorder is intrinsic to all three crystals, with ion transport effected by vacancy mobility in both pure and doped materials. Earlier studies on both fluoride and oxide rutiles have, however, suggested interstitial disorder. Nevertheless, we show that our proposals are compatible with the recent data of Park and Nowick [2] on the conductivity of MgF2and MnF2. We then report a detailed study of vacancy migration and we find that, for both anion and cation vacancies, the dominant mechanism is one which will result in largely isotropic conductivity. This accords with the experimental data on crystals doped with trivalent ions ; but for monovalent doped crystals, high anisotropy has been observed, which may, however, be due to dopant mobility.