Electrical conductivity of vanadium phosphate glasses containing ZnO or GeO2

Abstract

Glasses containing up to 80 mol% V2O5 were obtained when ZnO : P2O5 or GeO2 : P2O5 was 1 in the mole ratio. The temperature dependence of dc conductivity, σ, was exponential with σ = σ0/Texp (-W/k Τ), σ and W of glasses containing the same amount of V2O5 were affected slightly by the kind of the additive oxides ZnO or GeO2, when V2O5 ⪆ 50 mol%. In this region, σ0 varied slightly with the change of V2O5 content, and the hopping conduction was adiabatic. When V2O5 ⪅ 50 mol%, adiabatic approximation could not be valid for the hopping conduction. σ0 and the transition probability decreased remarkably with decreasing V2O5 content, σ and W of the glasses containing the same amount of V2O5 depended on the kind of the additive oxides. The relationship between the anionic molar volume or Tg and V2O5 content indicated that the glass structure changed at V2O5 ≈ 50 mol%. The conduction mechanism was discussed in relation to the glass structure. Gläser mit Stoff mengengehalten bis zu 80 % V2O5 und mit ZnO : P2O5- oder GeO2 : P205-Molverhältnissen von 1 wurden hergestellt. Die Gleichstromleitfähigkeit σ war exponentiell von der Temperatur abhängig. Sie ließ sich durch σ = σ0/Texp (-W/k T) beschreiben. In den Gläsern mit gleichen Stoffmengengehalten wurden σ und W nur wenig von den zugegebenen Oxiden ZnO oder GeO2 beeinflußt, wenn der V2O5-Stoffmengengehalt ä 50 % betrug. In diesem Bereich änderte sich σο geringfügig mit dem V205-Gehalt, die „hopping"-Leitfähigkeit war adiabatisch. Bei V205-Stoffmengengehalten ⪆ 50 % war die adiabatische Näherung für die „hopping"-Leitfähigkeit nicht mehr gültig, σ0 und die Übergangswahrscheinlichkeit sanken merklich mit abnehmendem V2O5-Stoffmengengehalt. σ und W zeigten bei Gläsern mit gleichen V2O5-Stoffmengengehalten ⪅ 50 % eine Abhängigkeit von den zugegebenen Oxiden. Der Zusammenhang zwischen dem anionischen Molvolumen oder und dem V2O5-Stoffmengengehalt wies darauf hin, daß sich die Glasstruktur bei einem V2O5-Stoffmengengehalt von etwa 50 % ändert. Der Leitfähigkeitsmechanismus wurde in bezug auf die Glasstruktur diskutiert.