探析：Na2O和V2O5摻雜硼磷酸鹽玻璃混合導電異常的研究
單獨的硼酸鹽、磷酸鹽和釩酸鹽玻璃，會因其吸濕性而受到限制。正常情況下，磷酸鹽玻璃比矽酸鹽和硼酸鹽玻璃更具優勢，因為它們具有玻璃形成能力。但如果将磷酸鹽玻璃與硼網絡相結合，則會顯示出增強的化學耐久性。
在65P2O5-15BaO-5Al2O3-5ZnO-10Na2O玻璃網絡中加入B2O3之後，可以發現硬度和抗彎強度高達6mol%的硼含量，這表明，硼的加入能改善玻璃的機械性能。硼磷酸鹽玻璃中包含的堿離子和TM離子，也可以增加玻璃系統的導電性。
單TM離子摻雜氧化物玻璃的導電性，可以歸因于電荷載流子，在TM離子的低價态和高價态之間跳躍的“單一躍遷效應”。單堿摻雜氧化物玻璃中的導電性，是通過從玻璃基質中的一個離子點跳到另一個離子點的離子擴散來實作的。
電導率似乎與NiO和ZnO摻雜硼磷酸鹽玻璃的濃度增加有關，但卻很少有實體學家研究多種氧化物玻璃系統中的單一堿效應，以及混合電導率下的主要傳導機制。
在摻雜多種堿離子的情況下，氧化物玻璃的導電能力，會随堿離子在玻璃基質中的兩個不同離子位點之間的跳躍而遷移，許多玻璃系統都表現出MAE。
本研究的主要目的是，通過對XRD和室溫下的密度D/DC，在寬溫度範圍内的電性能的系統研究，詳細了解用堿金屬和過渡金屬離子摻雜硼磷酸鹽玻璃的影響。
實驗要求準備純度為99%的AR級化學品。包括H3BO3、NH4H2PO4、V2O5-Aldrich和Na2CO3。實驗開始後，首先需要按照每個玻璃體系中的準确計算重量比，混合化學品，并将其轉移到瑪瑙研缽中手動研磨，以獲得分子量大小的粉末。
将壓碎的混合物轉移到二氧化矽坩埚中，并将坩埚放入高溫電爐中加熱至1223K量級的高溫，并保持2個小時，最終獲得熔化的液體混合物。随後，将熔化的液體混合物放在一塊标準形狀的細槽不鏽鋼闆上，然後迅速将另一塊闆放在上面，進行淬火。
将聚內建圓盤狀的玻璃碎片，通過玻璃杯轉移到馬弗爐中，并放在523K下退火約6小時，以消除玻璃基質中存在的熱應變。退火完成之後，使用砂紙将樣品重新塑造成精細尺寸。
完成後，使用精度為0.01mm的數字螺旋規，計算玻璃的厚度，然後，使用精度為1mm的圖表計算橫截面積。使用帶有X'PERT3粉末儀器的X射線衍射儀，在40kV和30mA電流下，對每個生産的玻璃進行從10˚到80˚的X射線衍射分析。
應用阿基米德原理，通過密度為0.8669g/cc的甲苯浸液，使用精度為0.1mg的數字單盤天平，對玻璃杯進行室溫(RT)密度研究。接着對材料進行直流電導率測量。
使用數字皮秒安培計和數字萬用表，對在玻璃和跨玻璃系統上施加的電壓進行計數，精度為±10mV。使用精度為1K的鉻鎳鋁熱電偶，測量樣品的溫度。電導率的誤差是使用關系式，在3%-5%的範圍内确定的。
本次實驗，通過對室溫密度調查、堿和TMI摻雜硼磷酸鹽玻璃的直流電學研究，發現了以下結果：
根據XRD研究表明，目前的玻璃本質上是非結晶的。通過實驗可以估計室溫密度摩爾體積，估計與密度相關的各種參數，即R、rp和N(EF)，并且實體參數會随釩離子含量，以及鈉離子濃度的改變，而産生非線性變化。
通過直流電學研究和SPH模型，可以計算出高溫活化能，這表明目前的玻璃具有半導體性質。通過468K下的活化能(W)和電導率研究，可以發現，摩爾分數為0.05至0.2摩爾的V2O5玻璃，可以揭示離子優勢區域。
而具有0.2至0.3摩爾分數的V2O5玻璃，則顯示出混合導電區域，并且從0.3mol到0.5mol的V2O5玻璃，顯示出了電子優勢區域，該區域在本玻璃中表現出單躍遷效應(STE)。
在低于德拜溫度下，可以觀察到電導率表現出與溫度相關的非線性變化，并且表明，其中無序能量的突出作用，是由于近鄰之間發生的電子跳躍，這表明傳導過程是單個聲子的輔助運動。
使用Mott's和MottandGreavesVRH模型，對低溫區的電導率資料和N(EF)值進行分析估計。可以得出，電導率與溫度無關，它主要是由于多光子輔助運動引起的。
參考文獻：
1.Cullity，B.D.《ElementsofX RayDiffraction》，波士頓Addison Wesley出版公司，（1956）。
2.Malge，A.，Sankarappa，T.，Sujatha，T.，《摻雜鋅锂镝硼碲化物玻璃的實體和光譜特性研究》，光學材料，（2020）。
