J. Phys. France 46, 473-477 (1985)
DOI: 10.1051/jphys:01985004603047300

The role of water in the conductivity of vanadium pentoxide xerogel films

T. Szörényi, K. Bali et I. Hevesi

Research Group on Luminescence and Semiconductors of the Hungarian Academy of Sciences, H-6720 Szeged, Dóm tér 9., Hungary

Abstract
The measurement of DC conductivity of thin films deposited from vanadium pentoxide gels between 200 and 600 K in air, oxygen and a vacuum of 5 x 10 -7 torr has revealed that reversible changes in conductivity are determined by hydration/dehydration phenomena. The removal of weakly bonded water results in a conductivity decrease from ≈ 2 S/m to ≈ 0.3 S/m at room temperature. Heat treatment between 430 and 550 K in oxygen leads to the maximally dehydrated phase in which σ ≈ 9 × 10-3 S/m at 300 K. The essentially unchanged activation energies in all of the phases suggest that hydration affects the charge carrier concentration only.

Résumé
Nous avons mesuré entre 200 et 600 K la conductivité à l'air libre ou sous un vide de 5 x 10-7 torr, de couches minces obtenues à partir de gels de pentoxydes de vanadium. Ces mesures ont montré que les changements réversibles de la conductivité sont liés à des phénomènes d'hydratation et de déshydratation. Le départ de l'eau faiblement absorbée entraîne, à température ambiante, une diminution de la conductivité de ≈ 2 S/m à 0,3 S/m. Un traitement thermique entre 430 et 550 K dans une atmosphère d'oxygène conduit à une phase de déshydratation maximum avec σ ≈ 9 x 10-3 S/m à 300 K. Le fait que les énergies d'activation sont similaires dans les différentes phases suggère que le processus d'hydratation entraîne seulement une modification de la concentration des porteurs de charge.

PACS
6855 - Thin film structure and morphology.
7361N - Insulators.

Key words
carrier density -- electronic conduction in insulating thin films -- gels -- solvation -- vanadium compounds