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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 38, Number 8
JKCSEZ 38(8)
April 20, 1994 

A Study of the Nonstoichiometry and Physical Properties of the Nd1-xBaxFeO3-y System

Nd1-xBaxFeO3-y계의 비화학량론과 물리적 성질에 관한 연구
Chul Hyun Yo, Kwang Hyun Ryu, Sung Jin Kim, Seung Chul Choi, Soon Ho Chang

여철현, 유광현, 김성진, 최승철, 장순호
Nd1-xBaxFeO3-y계에 대한 각 조성의 시료를 1200℃ 대기압하에서 반응물을 가열하여 합성하였고 X-선 분말 회절분석을 통하여 고용체가 합성되었음을 확인하였다. X-선 회절분석 결과 x = 0.00과 0.25는 팔면체장이 뒤틀린 orthoferrite형의 사방정계이며, x = 0.50과 0.75의 조성을 갖는 화합물은 단순입방정계이다. 고용체내의 Fe이온은 Fe3+와 Fe4+이온의 혼합원자가 상태로 존재하기 때문에 Fe4+이온의 몰비와 산소공위로부터 비화학량론적 조성식들을 결정하였다. Mossbauer분광분석결과 A자리에 Ca2+ 또는 Sr2+ 이온이 치환된 계들과는 달리 Ba2+ 이온이 치환된 화합물들은 FeO6와 FeO4 뿐만 아니라 FeO5이 5배위장이 형성됨을 알 수 있었다. 또한 x = 0.25와 0.50 조성들은 초상자성의 스펙트럼을 보이는데 이는 Fe3+ 와 Fe4+ 이온간의 강자성 상호작용을 하는 영역을 형성하기 때문이다. 모든 시료의 전기전도도는 반도성 범위에 속한다. 시료는 O2- 이온을 매개로 한 Fe 이온간의 전자전달과정에서 Fe4+ 이온은 전자 받게 준위로 작용하기 때문에 Fe4+이온이 증가함에 따라 전기전도도의 활성화에너지가 감소된다.

A series of samples in the Nd1-xBaxFeO3-y system has been prepared by heating the reactants to1200℃ under an ambient atmosphere, and the solid solutions were identified by X-ray power diffraction analysis. The crystal systems of samples with x = 0.00 and 0.25 were found to be orthorhombic whose local symmetry is similiar to the distorted octahedral with orthoferrite type one, whereas those with x = 0.50 and 0.75 to be the cubic system. Since Fe ions in the solid solutions are a mixed valence state between Fe3+ and Fe4+ ions, the nonstoichiometric chemical formulas could be determined from the mole ratio of Fe4+ ion and oxygen vacacies. According to the Mossbauer spectroscopic analysis, the presence of 5-coordinated FeO5 was evidenced only in the barium compounds along with FeO6, and FeO4, but not in the strontium and calcium compounds. The samples with x = 0.25 and 0.50 show a spectrum of superparamagnetism, which might be due to the formation of a domain of the ferromagnetic interaction between the Fe3+ and Fe4+ ions. The electrical conductivities of all samples are within semiconducting range. Since the Fe4+ ion acts as an electron acceptor level during the electron transfer between the Fe through intermediate O2- ions, the activation energy of the compounds decreases with the increment of Fe4+ content.

547 - 551
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