Фазовый состав, микроструктура и электропроводность твердых электролитов HfO$_2$–R$_{2}$O$_{3}$ (R = Sc, Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)

Изучено влияние добавки 11 mol.% R$_{2}$O$_{3}$ (R = Sc, Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) на фазовый и элементный состав, микроструктуру и электропроводность оксида гафния. При введении в HfO$_{2}$ всех добавок, за исключением скандия, образуются твердые растворы с кубической структурой типа флюорита. Образец HfO$_2$–Sc$_{2}$O$_{3}$ представляет собой фазу Hf$_{7}$Sc$_{2}$O$_{17}$, имеющую решетку типа флюорита с ромбоэдрическими искажениями, претерпевающую обратимые изменения в кубическую структуру при температуре $\sim$ 760$^\circ$C. Установлено, что природа допанта практически не влияет на микроструктуру керамики HfO$_2$–R$_{2}$O$_{3}$; все образцы являются крупнокристаллическими с размером зерна до 10 $\mu$m. Показано, что проводимость образцов HfO$_2$–R$_{2}$O$_{3}$ определяется объемом зерен. Наиболее перспективными материалами для применения в качестве твердооксидного электролита являются составы HfO$_2$–Tm$_{2}$O$_{3}$ и HfO$_2$–Yb$_{2}$O$_{3}$, в которых высокая проводимость сочетается со структурной устойчивостью.