Estudio del régimen de pérdidas dieléctricas constantes en conductores iónicos con estructura de tipo pirocloro

We report on ac conductivity measurement of oxide ion conductors with composition Gd₂(Zr_yTi_1-y)₂O₇ and a pyrochloretype structure, at temperatures between -20 and 250ºC and in the frequency range from 1 Hz to 3 MHz by using impedance spectroscopy. Results show that a crossover from a power law dependence to a linear frequency dependence (or nearly constant loss behavior) in the ac conductivity can be clearly observed in a wide temperature range. This crossover is found to be thermally activated, and its activation energy E_NCL to be much lower than the activation energy Edc for the dc conductivity. We also found that the values of E_NCL are almost independent of composition, and therefore of the concentration of mobile oxygen vacancies, unlike those of Edc. Moreover, for each composition, the values of E_NCL=0.67±0.04 eV are very similar to those estimated for the energy barrier for the ions to leave their cages, E_a=0.69±0.05 eV. These results support that the nearly constant loss behavior, ubiquitous in ionic conductors, is originated from caged ion dynamics. Se presentan estudios de conductividad ac en conductores iónicos con estructura de tipo pirocloro de fórmula Gd2(Zr_yTi₁-y)₂O₇ a temperaturas entre -20 y 250ºC y en un rango de frecuencias de 1Hz a 3MHz. Dicho estudio revela que existe un transición de una región de dependencia potencial a una región de dependencia lineal (conocida como régimen de pérdidas dieléctricas constantes o NCL) de la conductividad con la frecuencia en un amplio rango de temperaturas. Esta transición resulta estar térmicamente activada y su energía de activación E_NCL es mucho menor que la energía de activación E_dc para el proceso de conducción de largo alcance. Los valores de E_NCL, a diferencia de Edc, son prácticamente independientes de la composición y por tanto de la concentración de vacancias de oxígeno. Por otro lado y para cada composición, los valores de E_NCL= 0.67 ± 0.04 eV son muy similares a los calculados para la energía que los iones necesitan superar para salir de sus pozos de potencial, Ea= 0.69 ±0.05 eV. Los resultados obtenidos soportan la teoría que confirma que el régimen NCL es consecuencia de las vibraciones locales reflejadas en el desplazamiento cuadrático medio de los iones cuando estos permanecen confinados en su pozo de potencial.