Struktur und Eigenschaften von Vanadium-Phosphatgläsern

Abstract

Vanadium-Phosphatgläser des Systems Ba(PO3)2-V2O5-Ag2O wurden in bezug auf ihre Struktur und einige ihrer Eigenschaften untersucht. Man konnte zeigen, daß bei diesen Gläsern die Viskosität und die Verarbeitungszeit mit steigendem V2O5-Gehalt abnehmen. Ein zunehmender Ba(PO3)2-Gehalt der Gläser stabilisiert den Glaszustand und verbessert die chemische Beständigkeit. In den Ramanspektren der Gläser des Systems Ba(PO3)2-V2O5 wurden Metaphosphatgruppen bei 675 und 1146 cm^-1 und Orthophosphatgruppen zwischen 965 und 975 cm^-1 sowie zwischen 1045 und 1095 cm^-1 beobachtet. In gleicher Weise wurde ein Glas des Systems Ba(PO3)2-Ag2O untersucht; das Ramanspektrum zeigte eine typische Metaphosphatstruktur. Die in Abhängigkeit von der Zusammensetzung untersuchten Glaseigenschaften Dichte, Wärmeausdehnungskoeffizient und Transformationstemperatur ergaben unterschiedliche Werte, die in direktem Zusammenhang mit den Strukturänderungen stehen. Die Messungen der elektrischen Eigenschaften weisen darauf hin, daß im untersuchten Temperaturbereich zwischen 20 und 300 °C der Halbleitercharakter auf dem Hoppingmechanismus der kleinen Polaronen zwischen den Vanadiumionen der Vanadium-Phosphatgläser beruht. Die ESR-Spektren bestätigen die Ergebnisse der Halbleiteruntersuchungen. Alle untersuchten Gläser zeigten ein ESR-Signal, das auf eine Lokalisierung der d-Elektronen der Vanadiumionen als Polaronen hinweist.