Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 47, Numéro C1, Février 1986
Thirteenth International Conference on Science of Ceramics
Page(s) C1-825 - C1-829
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:19861126
Thirteenth International Conference on Science of Ceramics

J. Phys. Colloques 47 (1986) C1-825-C1-829

DOI: 10.1051/jphyscol:19861126

THERMODYNAMIC, SPECTROSCOPIC, X-RAY, ELECTRONIC AND MAGNETIC STUDY OF (Ti1-xNbx)O2 SOLID SOLUTIONS VERSUS TEMPERATURE AND COMPOSITION

B. POUMELLEC1, J.F. MARUCCO1, B. CALÈS2 et B. TOUZELIN1

1  UA 446, Thermodynamique et Physico-Chimie des Matériaux, Lab. C.N.S., Bât. 415, F-91405 Orsay Cedex, France
2  C.R. Physique Hautes Températures, C.N.R.S., F-45071 Orléans Cedex 2, France


Résumé
Diverses propriétés physiques ou physico-chimiques des solutions solides (Ti,Nb)O2 ont été étudiées en fonction de la température et de la composition de manière à déterminer l'évolution de la structure électronique. La présence de niobium à l'état 4d1 modifie largement le comportement électrique et la structure de défauts de TiO2. Les niveaux de niobium s'accumulent au voisinage de la bande de conduction du Ti. L'écart à la stoechiométrie du matériau change de signe quand la concentration de niobium augmente, cette modification est à relier à l'occupation partielle des niveaux 4d du niobium. Aux concentrations de niobium élevées des interactions antiferromagnétiques entre les niobium ou les titane porteurs d'électrons se développent. Les électrons sont alors plus localisés que dans TiO2 et la mobilité est thermiquement activée.


Abstract
We have studied different physical or physico-chemical properties of (Ti,Nb)O2 solid solutions versus temperature and composition in order to sift out the evolution of the electronic structure. The substitution of titanium by niobium in the 4d1 state changes largely the electrical behaviour and the defect structure of TiO2. The 4d electronic levels of niobium pile up close to the bottom of the conduction band. The departure from stoichiometry changes of sign for the niobium contents > 4 %, this would be related to the partial occupation of 4d levels. For higher niobium content, antiferromagnetic interaction occurs on the niobium or on the titanium atoms. Electrons are then more localised than in TiO2 and their mobility in thermally activated.