Étude des propriétés électriques de l'interface La_0,80 Sr_0,20 MnO_3±δ - Y_0,08 Zr_0,92 O1,96 nanométrique

Authors: Touati, A; Madani, A; Hammou, A; Boussetta, H

Source: Canadian Journal of Physics, Volume 84, Number 11, November 2006 , pp. 1017-1028(12)

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Abstract:

Conductivity of perovskite-type oxide LSM20 was measured in air for different temperatures (375-1273 °K) using the 4 point method. LSM20 was prepared by solid-state reaction starting from mixtures of La₂O₃, MnCO₃, and SrCO₃ and sintered at 1673 °K. The results show that conductivity obeys the following law: σ = AT ^3/2 exp(-(E_a/kT)), which is representative of an activated jump mechanism between Mn³⁺ and Mn⁴⁺ sites. The LSM20-n (nanometric)YZ8 interface was characterized by impedance spectroscopy. Symmetrical cells with two LSM20 electrodes were used. The electrolyte conductivity values are very close to those obtained with silver electrodes (Ag-nYZ8) showing that the electrolyte response is independent of the nature of the electrode material. The study of the electrode conductivity versus temperature shows an activation energy equal to 1.67 eV slightly lower than that observed by other authors. The nanometric grain size of the electrolyte could be at the origin of this difference. The variation of the electrode conductivity versus oxygen partial pressure is described by the following law σ = σ₀ Po₂^1/2, suggesting that the limiting step of the electrode reaction is the dissociative adsorption of O₂ on the electrode material.

Des mesures de conductivité de LSM20 ont été effectuées sous air en fonction de la température (375 à 1273 °K) par la méthode des 4 points. Les échantillons ont été préparés par réaction à l'état solide à partir de mélanges de La₂O₃, MnCO₃ et SrCO₃ et frittés à 1673 °K. Les résultats obtenus montrent que la conductivité obéit à une loi de type σ = AT ^3/2 exp (-(E_a/kT)) représentative d'un mécanisme de saut activé entre les sites Mn³⁺ et Mn⁴⁺. Des mesures de l'impédance en fonction de la température et de la pression partielle de l'oxygène de l'interface LSM20-n (nanométrique) YZ8 ont été réalisées sur des cellules symétriques avec deux électrodes de LSM20. Les valeurs de la conductivité de l'électrolyte sont très proches de celles obtenues avec des électrodes d'argent (Ag-nYZ8), ce qui montre que la réponse de l'électrolyte est indépendante de la nature du matériau d'électrode. L'étude de la conductivité de l'électrode en fonction de la température donne une énergie d'activation égale à 1,67 eV légèrement inférieure à celles avancées par d'autres auteurs. Le caractère nanométrique de l'électrolyte pourrait être à l'origine de cet écart. La variation de la conductivité de l'électrode en fonction de la pression de l'oxygène obéit à une loi de type σ = σ₀ Po₂^1/2 suggérant que l'étape limitante de la réaction d'électrode est l'adsorption dissociative de O₂ par le matériau d'électrode.PACS N^os : 66.10.Ed, 75.47.Lx, 73.63.Bd, 82.47.Ed, 61.10.Nz

Document Type: Research article

Publication date: 2006-11-01

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