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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 35, Number 2
JKCSEZ 35(2)
April 20, 1991 

A Study on Nonstoichiometry and Physical Properties of the Mixed Valency Sr1+xEr1-xFeO4-y Ferrite System

혼합원자가 Sr1+xEr1-xFeO4-y 훼라이트계의 비화학양론과 물성연구
Chul Hyun Yo, Kwang Sun Ryu, Mu Sil Pyun, Sung Joo Lee, Joong-Gill Choi

여철현, 유광선, 편무실, 이성주, 최중길
K2NiF4형 층상 구조를 갖는 Sr1+xEr1-xFeO4-y계에서 x = 0.00, 0.25, 0.50, 0.75 및 1.00인 비화학양론적 화합물 고용체를 1350℃ 대기압에서 제조하였다. X-선 회절 분석결과로 모든 조성에서 고용체의 결정 구조는 준정방정계(pseudo-tetragonal system)였다. 비화학양론적 조성식은 Mohr염 분석으로 결정하였다. Fe4+ 이온의 양은 x값이 0.50까지 증가함에 따라 증가하다가 다시 감소하였고 산소 비화학량은 증가하였다. 도한 시료의 Fe3+와 Fe4+의 혼합원자가 상태를 298K에서 Mossbauer 분광분석으로 확인할 수 있었다. 전기전도도 측정 결과에 따르면 전기전도도는 반도체 영역인 10-2 ∼ 10-7(Ω-1cm-1)범위에서 변하였고, 활성화에너지는 Fe4+의 몰비인 τ값이 증가함에 따라 감소하였다. 전기전도성 메카니즘은 Fe3+와 Fe4+의 혼합원자가 상태간의 전도성전자 건너뜀 모델로 설명할 수 있다.

Nonstoichiometric solid solutions of Sr1+xEr1-xFeO4-y system (x = 0.00, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.00) with layered K2NiF4 type structure were prepared at 1350℃ under atmospheric pressure. By the analysis of X-ray diffraction, the crystallographic structures of the solid solution of all compositions were found to be pseudo-tetragonal system. Nonstoichiometric chemical formulas have been determined by Mohr salt analysis. It shows that the amount of Fe4+ increases with increasing x up to 0.50 and then decreases, and the value of oxygen nonstoichiometry increases with increasing x value. Mixed valency states of Fe3+ and Fe4+ in the sample were identified again by Mossbauer spectroscopic analysis at 298 K. Electrical conductivity varied within the semiconductivity range of 10-2 ∼ 10-7(Ω-1cm-1), activation energy for electrical conduction decreased with the increment of the mole ratio of Fe4+ or τ value. The conduction mechanism could be explained by the hopping model of the conduction electrons between the valency states of Fe3+ and Fe4+.

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