We present a pressure-induced amorphization for pure and 0.5 mol. % Bi3+-doped Zn2GeO4 samples, measured by high pressure Raman spectroscopy and high resolution transmission electron microscopy. Pressure-induced conductivity switching phenomena were discovered for both samples at around ∼7.01 GPa and ∼11.11 GPa, respectively, which closely correlated with the crystalline-to-amorphous transformation. The detailed conduction mechanism and the defect reaction process at high pressure indicate that the application of pressure could efficiently manipulate the microstructure and electrical performance of rare-earth doped polycrystalline materials, and therefore holds great promise for numerous applications in the future.

1.
X.
,
Q.
Hu
,
W.
Yang
,
L.
Bai
,
H.
Sheng
,
L.
Wang
,
F.
Huang
,
J.
Wen
,
D. J.
Miller
, and
Y.
Zhao
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
13947
(
2013
).
2.
O.
Mishima
,
L.
Calvert
, and
E.
Whalley
,
Nature
310
,
393
(
1984
).
3.
S. K.
Deb
,
M.
Wilding
,
M.
Somayazulu
, and
P. F.
McMillan
,
Nature
414
,
528
(
2001
).
4.
C.
Perottoni
and
J.
Da Jornada
,
Science
280
,
886
(
1998
).
5.
S. M.
Sharma
and
S.
Sikka
,
Prog. Mater. Sci.
40
,
1
(
1996
).
6.
L.
Lu
,
J.
Chen
, and
W.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
123902
(
2013
).
7.
G.
Gao
and
L.
Wondraczek
,
J. Mater. Chem. C.
1
,
1952
(
2013
).
8.
L.
Sun
,
Y.
Qi
,
C.-J.
Jia
,
Z.
Jin
, and
W.
Fan
,
Nanoscale
6
,
2649
(
2014
).
9.
L.
Pei
,
Y.
Yang
,
L.
Yang
,
C.
Fan
,
C.
Yuan
, and
Q.-F.
Zhang
,
Solid State Commun.
151
,
1036
(
2011
).
10.
F.
Bai
,
Z.
Sun
,
H.
Wu
,
R. E.
Haddad
,
E. N.
Coker
,
J. Y.
Huang
,
M. A.
Rodriguez
, and
H.
Fan
,
Nano Lett.
11
,
5196
(
2011
).
11.
F.
Bai
,
H.
Wu
,
R. E.
Haddad
,
Z.
Sun
,
S. K.
Schmitt
,
V. R.
Skocypec
, and
H.
Fan
,
Chem. Commun.
46
,
4941
(
2010
).
12.
Y.
Tian
,
T.
Busani
,
G. H.
Uyeda
,
K. E.
Martin
,
F.
van Swol
,
C. J.
Medforth
,
G. A.
Montaño
, and
J. A.
Shelnutt
,
Chem. Commun.
48
,
4863
(
2012
).
13.
N. A.
Rakow
and
K. S.
Suslick
,
Nature
406
,
710
(
2000
).
14.
Z.
Quan
,
Y.
Wang
,
I.-T.
Bae
,
W. S.
Loc
,
C.
Wang
,
Z.
Wang
, and
J.
Fang
,
Nano Lett.
11
,
5531
(
2011
).
15.
Z.
Quan
,
Z.
Luo
,
Y.
Wang
,
H.
Xu
,
C.
Wang
,
Z.
Wang
, and
J.
Fang
,
Nano Lett.
13
,
3729
(
2013
).
16.
F.
Bai
,
B.
Li
,
K.
Bian
,
R.
Haddad
,
H.
Wu
,
Z.
Wang
, and
H.
Fan
,
Adv. Mater.
28
,
1989
(
2016
).
17.
I Materials Data, JADE,
2015
.
18.
H.
Mao
,
J.
Xu
, and
P.
Bell
,
J. Geophys. Res.
91
,
4673
, doi: (
1986
).
19.
D.
Errandonea
,
Y.
Meng
,
M.
Somayazulu
, and
D.
Häusermann
,
Physica B: Condens. Matter
355
,
116
(
2005
).
20.
S.
Klotz
,
J. C.
Chervin
,
P.
Munsch
, and
G.
Le Marchand
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
075413
(
2009
).
21.
M.
Li
,
C.
Gao
,
Y.
Ma
,
Y.
Li
,
X.
Li
,
H.
Li
,
J.
Liu
,
A.
Hao
,
C.
He
, and
X.
Huang
,
Rev. Sci. Instrum.
77
,
123902
(
2006
).
22.
L.
Dai
,
H.
Li
,
H.
Hu
, and
S.
Shan
,
J. Geophys. Res.
113
,
B12
(
2008
).
23.
H.
Hu
,
L.
Dai
,
H.
Li
,
K.
Hui
, and
J.
Li
,
Solid State Ionics
276
,
136
(
2015
).
24.
L.
Wu
,
Y.
Sun
,
G.-Z.
Zhang
, and
C.-X.
Gao
,
Mater. Lett.
129
,
68
(
2014
).
25.
L.
Wu
,
L.
Dai
,
H.
Li
,
Y.-K.
Zhuang
, and
K.
Liu
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
49
,
345102
(
2016
).
26.
L.
Dai
,
L.
Wu
,
H.
Li
,
H.
Hu
,
Y.
Zhuang
, and
K.
Liu
,
EPL
114
,
56003
(
2016
).
27.
J.
Sato
,
H.
Kobayashi
,
K.
Ikarashi
,
N.
Saito
,
H.
Nishiyama
, and
Y.
Inoue
,
J. Phys. Chem. B
108
,
4369
(
2004
).
28.
Z.
Liu
,
X.
Jing
, and
L.
Wang
,
J. Electrochem. Soc.
154
,
H500
(
2007
).
29.
V. B. R.
Boppana
,
N. D.
Hould
, and
R. F.
Lobo
,
J. Solid State Chem.
184
,
1054
(
2011
).
30.
Y.
Zhao
,
S.
Yang
,
J.
Zhu
,
G.
Ji
, and
F.
Peng
,
Solid State Ionics
274
,
12
(
2015
).
31.
O.
Yamaguchi
,
J.
Hidaka
, and
K.
Hirota
,
J. Mater. Sci.
10
,
1471
(
1991
).
32.
M.
Kruger
and
R.
Jeanloz
,
Science
249
,
647
(
1990
).
33.
S.
Yang
,
F.
Peng
,
W.
Li
,
Q.
Hu
,
X.
Yan
,
L.
Lei
,
X.
Li
, and
D.
He
,
Chin. Phys. B
25
,
076101
(
2016
).
34.
J.
Tse
,
D.
Klug
,
C.
Tulk
,
I.
Swainson
,
E.
Svensson
,
C.-K.
Loong
,
V.
Shpakov
,
V.
Belosludov
,
R.
Belosludov
, and
Y.
Kawazoe
,
Nature
400
,
647
(
1999
).
35.
R.
Hemley
,
A.
Jephcoat
,
H.
Mao
,
L.
Ming
, and
M.
Manghnani
,
Nature
334
,
52
(
1988
).
36.
Q.
Williams
and
R.
Jeanloz
,
Nature
338
,
413
(
1989
).
37.
S.
Zhang
,
Y.
Hu
,
R.
Chen
,
X.
Wang
, and
Z.
Wang
,
Opt. Mater.
36
,
1830
(
2014
).
38.
C.
Wu
,
W.
Wu
,
Y.
Gong
,
B.
Dai
,
S.
He
, and
Y.
Huang
,
Acta. Phys. Sin.
64
,
114213
(
2015
).
39.
M.
Shirpour
,
R.
Merkle
,
C.
Lin
, and
J.
Maier
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
730
(
2012
).
40.
B. D.
Huey
and
D. A.
Bonnell
,
Solid State Ionics
131
,
51
(
2000
).
41.
M.
Shirpour
,
B.
Rahmati
,
W.
Sigle
,
P. A.
van Aken
,
R.
Merkle
, and
J.
Maier
,
J. Phys. Chem. C
116
,
2453
(
2012
).
42.
J.
Fleig
,
S.
Rodewald
, and
J.
Maier
,
J. Appl. Phys.
87
,
2372
(
2000
).
43.
Y.
Ma
,
M.
Eremets
,
A. R.
Oganov
,
Y.
Xie
,
I.
Trojan
,
S.
Medvedev
,
A. O.
Lyakhov
,
M.
Valle
, and
V.
Prakapenka
,
Nature
458
,
182
(
2009
).
44.
K.
Arai
,
K.
Kumata
,
K.
Kadota
,
K.
Yamamoto
,
H.
Namikawa
, and
S.
Saito
,
J. Non-Cryst. Solids
13
,
131
(
1973
).
45.
W. A.
Henderson
and
S.
Passerini
,
Electrochem. Commun.
5
,
575
(
2003
).
46.
J.-M.
Le Meins
,
O.
Bohnke
, and
G.
Courbion
,
Solid State Ionics
111
,
67
(
1998
).
47.
M.
Tatsumisago
and
A.
Hayashi
,
Solid State Ionics
225
,
342
(
2012
).
48.
D.
Umeyama
,
S.
Horike
,
C.
Tassel
,
H.
Kageyama
,
Y.
Higo
,
K.
Hagi
,
N.
Ogiwara
, and
S.
Kitagawa
,
APL Mater.
2
,
124401
(
2014
).
49.
E.
Davis
and
N.
Mott
,
Philos. Mag.
22
,
0903
(
1970
).
50.
M.
Mott
,
H.
Fritzsche
, and
S.
Ovshinsky
,
Phys. Rev. Lett.
22
,
1065
(
1969
).
You do not currently have access to this content.