Роль акцепторной примеси в переносе протонов в протонпроводящих оксидах

Теоретически исследовано влияние взаимодействия протонов с дефектами (акцепторными примесями, кислородными вакансиями) и между собой на перенос протонов в акцепторно-допированных протонпроводящих оксидах $A^{\mathrm{II}}B^{\mathrm{IV}}_{1-x}R_x^{\mathrm{III}}$O$_{3-\delta}$ со структурой перовскита и оксидах $A^{\mathrm{III}}_{2-x}R^{\mathrm{II}}_x$O$_{3-\delta}$ со структурой искаженного флюорита (bixbyite). Методом Монте-Карло и аналитически рассчитаны коэффициент диффузии трейсера $D^*$ и подвижность протонов. Показано, что взаимодействие с дефектами существенно влияет на величину и поведение коэффициентов переноса. Наиболее важную роль при этом играет взаимодействие с акцепторными примесями. Подвижность протонов значительно уменьшается уже при малом содержании допанта ($x\sim$ 1–3 at.%). На зависимости протонной проводимости $\sigma$ от содержания примеси могут появляться максимумы. Для оксидов с bixbyite-структурой, содержащей неэквивалентные позиции катионов, вид $\sigma(x)$ существенно зависит от распределения допанта по этим позициям. Полученные результаты позволяют интерпретировать экспериментальные данные по протонной проводимости для ряда оксидов.