探析：Na2O和V2O5掺杂硼磷酸盐玻璃混合导电异常的研究
单独的硼酸盐、磷酸盐和钒酸盐玻璃，会因其吸湿性而受到限制。常规情况下，磷酸盐玻璃比硅酸盐和硼酸盐玻璃更具优势，因为它们具有玻璃形成能力。但如果将磷酸盐玻璃与硼网络相结合，则会显示出增强的化学耐久性。
在65P2O5-15BaO-5Al2O3-5ZnO-10Na2O玻璃网络中加入B2O3之后，可以发现硬度和抗弯强度高达6mol%的硼含量，这表明，硼的加入能改善玻璃的机械性能。硼磷酸盐玻璃中包含的碱离子和TM离子，也可以增加玻璃系统的导电性。
单TM离子掺杂氧化物玻璃的导电性，可以归因于电荷载流子，在TM离子的低价态和高价态之间跳跃的“单一跃迁效应”。单碱掺杂氧化物玻璃中的导电性，是通过从玻璃基质中的一个离子点跳到另一个离子点的离子扩散来实现的。
电导率似乎与NiO和ZnO掺杂硼磷酸盐玻璃的浓度增加有关，但却很少有物理学家研究多种氧化物玻璃系统中的单一碱效应，以及混合电导率下的主要传导机制。
在掺杂多种碱离子的情况下，氧化物玻璃的导电能力，会随碱离子在玻璃基质中的两个不同离子位点之间的跳跃而迁移，许多玻璃系统都表现出MAE。
本研究的主要目的是，通过对XRD和室温下的密度D/DC，在宽温度范围内的电性能的系统研究，详细了解用碱金属和过渡金属离子掺杂硼磷酸盐玻璃的影响。
实验要求准备纯度为99%的AR级化学品。包括H3BO3、NH4H2PO4、V2O5-Aldrich和Na2CO3。实验开始后，首先需要按照每个玻璃体系中的准确计算重量比，混合化学品，并将其转移到玛瑙研钵中手动研磨，以获得分子量大小的粉末。
将压碎的混合物转移到二氧化硅坩埚中，并将坩埚放入高温电炉中加热至1223K量级的高温，并保持2个小时，最终获得熔化的液体混合物。随后，将熔化的液体混合物放在一块标准形状的细槽不锈钢板上，然后迅速将另一块板放在上面，进行淬火。
将聚集成圆盘状的玻璃碎片，通过玻璃杯转移到马弗炉中，并放在523K下退火约6小时，以消除玻璃基质中存在的热应变。退火完成之后，使用砂纸将样品重新塑造成精细尺寸。
完成后，使用精度为0.01mm的数字螺旋规，计算玻璃的厚度，然后，使用精度为1mm的图表计算横截面积。使用带有X'PERT3粉末仪器的X射线衍射仪，在40kV和30mA电流下，对每个生产的玻璃进行从10˚到80˚的X射线衍射分析。
应用阿基米德原理，通过密度为0.8669g/cc的甲苯浸液，使用精度为0.1mg的数字单盘天平，对玻璃杯进行室温(RT)密度研究。接着对材料进行直流电导率测量。
使用数字皮秒安培计和数字万用表，对在玻璃和跨玻璃系统上施加的电压进行计数，精度为±10mV。使用精度为1K的铬镍铝热电偶，测量样品的温度。电导率的误差是使用关系式，在3%-5%的范围内确定的。
本次实验，通过对室温密度调查、碱和TMI掺杂硼磷酸盐玻璃的直流电学研究，发现了以下结果：
根据XRD研究表明，目前的玻璃本质上是非结晶的。通过实验可以估计室温密度摩尔体积，估计与密度相关的各种参数，即R、rp和N(EF)，并且物理参数会随钒离子含量，以及钠离子浓度的改变，而产生非线性变化。
通过直流电学研究和SPH模型，可以计算出高温活化能，这表明目前的玻璃具有半导体性质。通过468K下的活化能(W)和电导率研究，可以发现，摩尔分数为0.05至0.2摩尔的V2O5玻璃，可以揭示离子优势区域。
而具有0.2至0.3摩尔分数的V2O5玻璃，则显示出混合导电区域，并且从0.3mol到0.5mol的V2O5玻璃，显示出了电子优势区域，该区域在本玻璃中表现出单跃迁效应(STE)。
在低于德拜温度下，可以观察到电导率表现出与温度相关的非线性变化，并且表明，其中无序能量的突出作用，是由于近邻之间发生的电子跳跃，这表明传导过程是单个声子的辅助运动。
使用Mott's和MottandGreavesVRH模型，对低温区的电导率数据和N(EF)值进行分析估计。可以得出，电导率与温度无关，它主要是由于多光子辅助运动引起的。
参考文献：
1.Cullity，B.D.《ElementsofX RayDiffraction》，波士顿Addison Wesley出版公司，（1956）。
2.Malge，A.，Sankarappa，T.，Sujatha，T.，《掺杂锌锂镝硼碲化物玻璃的物理和光谱特性研究》，光学材料，（2020）。
