Abstract
Electrical conductivities of $ZrO_2-Sm_2O_3$ systems containing 10, 20, 30, 40, and 50 mol% of $ZrO_2$ have been measured as a function of temperature and of oxygen partial pressure at temperature from 500 to 1000${\circ}C$ and oxygen partial pressures from 1 ${\times}10^{-5}to 1{\times}10^{-1}$ atm. Plots of log conductivity vs. 1/T are found to be linear with an inflection point at around 650$^{\circ}C$ 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 $Po_2$ are found to be ${\sigma}{\propto}Po_2^{1/5.3}$ at 650∼1000$^{\circ}C$ and ${\sigma}{\propto}Po_2^{1/6}$ at 500∼650$^{\circ}C$, respectively, The defect structures are Oi" at 650-1000$^{\circ}C$ and $Vs_m$"' at 500-650$^{\circ}C$. The electron hole is main carrier type, however ionic contribution is found at low temperature portion. Ionic contributions increased with the increasing amount of $ZrO_2$ dopant. In 60mol% $ZrO_2-Sm_2O_3$ system, the conductivity is increased with decreasing oxygen pressure.
$ZrO_2$가 10, 20, 30, 40, 그리고 50 mol% 포함된 $ZrO_2-Sm_2O_3$계의 전기전도도를 500 ~ 1000$^{\circ}C$와 $10^{-5}~10^{-1}Po_2$ atm에서 측정하였다. 전기전도도를 온도의 함수로 도시한 결과 650$^{\circ}C$ 근처에서 온도의존성이 큰 고온영역과 적은 저온영역으로 구분되었으며 두 개의 각기 다른 결함구조를 보여 주었다. 전기전도도가 산소분압의 증가에 따라 증가하므로 P형의 전자성 반도체이며 고온영역에서 산소압력의존성은 ${\sigma}{\propto}Po_2^{1/5.3}$, 저온영역에서 ${\sigma}{\propto}Po_2^{1/6}$에 가까운 값을 나타냈다. ${\sigma}{\propto}Po_2^{1/5.3}$인 영역에서의 defect는 Oi"이며 ${\sigma}{\propto}Po_2^{1/6}$인 영역에서의 defect는 $Vs_m$"'이다. 고온영역에서 carrier type은 electron hole이며 저온영역에서는 이온성의 기여도가 있다. 이러한 이온성의 기여는 dopant의 양이 증가할 수록 커진다. 60mol% 가 포함된 $ZrO_2-Sm_2O_3$계에서는 전기전도도는 산소압력이 감소함에 따라 증가하였다.