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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 29, Number 6
JKCSEZ 29(6)
December 20, 1985 

Electrical Conductivity of Sm2O3-ZrO2 Systems

Sm2O3-ZrO2계의 전기전도성
Jeong Hwan Cho, Keum Hwi Chang, Keu Hong Kim, Yong Bae Kim, Jae Shi Choi

조정환, 장금휘, 김규홍, 김용배, 최재시
ZrO2가 10, 20, 30, 40, 그리고 50 mol% 포함된 ZrO2-Sm2O3계의 전기전도도를 500 ~ 1000℃와 10-5 ~ 10-1 Po2 atm에서 측정하였다. 전기전도도를 온도의 함수로 도시한 결과 650℃ 근처에서 온도의존성이 큰 고온영역과 적은 저온영역으로 구분되었으며 두 개의 각기 다른 결함구조를 보여 주었다. 전기전도도가 산소분압의 증가에 따라 증가하므로 P형의 전자성 반도체이며 고온영역에서 산소압력의존성은 σ∝PO21/5.3, 저온영역에서 ∝PO21/6에 가까운 값을 나타냈다. σ∝PO21/5.3인 영역에서의 defect는 Oi"이며 σ∝PO21/6인 영역에서의 defect는 VSm"'이다. 고온영역에서 carrier type은 electron hole이며 저온영역에서는 이온성의 기여도가 있다. 이러한 이온성의 기여는 dopant의 양이 증가할 수록 커진다. 60mol% 가 포함된 ZrO2-Sm2O3계에서는 전기전도도는 산소압력이 감소함에 따라 증가하였다.

Electrical conductivities of ZrO2-Sm2O3 systems containing 10, 20, 30, 40, and 50 mol% of ZrO2 have been measured as a function of temperature and of oxygen partial pressure at temperature from 500 to 1000℃ and oxygen partial pressures from 1 × 10-5 to 1 × 10-1 atm. Plots of log conductivity vs. 1/T are found to be linear with an inflection point at around 650℃ and the temperature dependence of conductivity shows two different defect structures. The conductivities are increased with increasing pressure, slowing a p-type character. The electrical conductivity dependences on PO2 are found to be σ∝PO21/5.3 at 650∼1000℃ and σ∝PO21/6 at 500∼650℃, respectively, The defect structures are Oi" at 650-1000℃ and VSm"' at 500-650℃. The electron hole is main carrier type, however ionic contribution is found at low temperature portion. Ionic contributions increased with the increasing amount of ZrO2 dopant. In 60mol% ZrO2-Sm2O3 system, the conductivity is increased with decreasing oxygen pressure.

608 - 614
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