Структурное положение и зарядовое состояние никеля в SrTiO$_3$

Исследованы свойства титаната стронция, легированного никелем, с помощью рентгеновской дифракции и XAFS-спектроскопии. Показано, что независимо от условий получения наиболее устойчивыми фазами в образцах являются однофазный твердый раствор SrTi$_{1-x}$Ni$_x$O$_3$ и NiTiO$_3$, которые могут сосуществовать. По данным EXAFS в однофазном образце SrTi$_{0.97}$Ni$_{0.03}$O$_3$ атомы никеля замещают атомы титана и являются центральными. При этом искажений кислородного октаэдра, которые могли бы появляться в случае присутствия вакансий кислорода в окружении никеля, не обнаружено. Анализ спектров XANES показывает, что зарядовое состояние никеля в NiTiO$_3$ равно 2+, а в твердом растворе SrTi$_{1-x}$Ni$_x$O$_3$ оно близко к 4+. Показано, что наиболее сильное поглощение света в легированных образцах связано с присутствием четырехвалентного никеля в твердом растворе SrTi$_{1-x}$Ni$_x$O$_3$. Это легирование представляется наиболее перспективным для преобразователей солнечной энергии, использующих объемный фотовольтаический эффект.