Mixed Ionic and Electronic Conductivity of Lanthanum Sesquioxide

산화란타늄의 이온 및 전자전도도

  • 김규홍 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 강창권 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 이종환 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 최재시 (연세대학교 이과대학 화학과)
  • Published : 1987.08.20

Abstract

The electrical conductivity of highly pure polycrystalline sample of $La_2O_3$ has been measured at temperatures from $600^{\circ}C$ to $1,050^{\circ}C$ and oxygen pressure range of $1{\times}10^{-6}$ torr to $1{\times}10^2$ torr. The defect structure and semiconductor type are investigated by measuring the temperature and oxygen pressure dependences of electrical conductivity. Sintered $La_2O_3$ exhibits the electrical conductivities in the range of $1{\times}10^{-9}\;to\;1{\times}10^{-3}\;ohm^{-1}{\cdot}cm^{-1}$ under the above oxygen pressures. The oxygen pressure dependences on electrical conductivity are characterized by 5.3 at $1,000^{\circ}C$ and 5.7 at $700^{\circ}C$ and more higher values of 9∼14 below $700^{\circ}C$. The increase in n value with decreasing temperature indicates that a simple conduction mechanism does not exist in this material. The conduction carriers are not metal vacancy but oxygen ion at lower pressures. The conduction data indicate a significant ionic conduction at lower temperatures and electronic conduction at higher temperatures.

600~$1050^{\circ}C$$1{\times}10^{-6}\~\1{\times}10^2\;torr$에서 고순도의 $La_2O_3$의 전기전도도가 연구되었다. 결합구조 및 반도체형이 온도 및 산소분압의 함수로 연구되었으며 위의 온도 및 산소압력의 영역에서 $La_2O_3$의 전도도값은 $1{\times}10^{-9}\~\1{\times}10^{-3}\(ohm{-}cm)^{-1}$ 로 나타났다. 전기전도도의 산소압력의존성은 $700^{\circ}C$에서 5.7, $1,000^{\circ}C$에서 5.3이며 $700^{\circ}C$이하의 낮은 오도영역에서는 9~14의 값은 나타내었다. 온도 감소에 따른 n값의 증가는 ${\alpha}-La_2O_3$의 전기전도가 단순한 전도메카니즘을 나타내지 않는다는 사실을 보여준다. 낮은 산소압력에서 전기운반체는 금속공위가 아니라 산소이온이다. 또한 낮은 온도영역에서 전기전도는 이온성을 띄며 높은 온도영역에서는 전자전도성을 나타낸다.

Keywords

References

  1. Proc. Symp. Matter. Sci. Res. 1st C. N. R. Rao;G. B. Subba Rao
  2. J. Solid State Chem. v.2 G. V. Subba Rao;S. Ramda;P. N. Methrotra;C. N. Ramachandra Rao
  3. J. Inorg. Nucl. Chem. v.26 H. J. Borchardt
  4. J. Less-Common Metals J. A. Haefling;F. A. Schmidt;O. N. Carlson
  5. J. Inorg. Nucl. Chem v.27 A. E. Miller;A. H. Daane
  6. Dokl. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater v.19 A. D. Neuimin;V. B. Balakireva;S. F. Palguev
  7. Izv. Adad. Nauk SSSR, Neorg. Mater v.10 G. V. Samsonov;I. Y. Gilman;A. F. Andreeva
  8. Z. Physik. Chem. N. F. v.43 V. B. Tare;H. Schmalzried
  9. Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Khim. v.8 G. V. Antoshin;Kh. M. Minachev;R. V. Dmitriev
  10. Z. Elecktrochem. v.63 W. Noddack;h. Walch
  11. Z. Physik. Chem. v.211 W. Noddack;H. Walch;W. Dobner
  12. J. Electrochem. Soc. v.116 T. H. Etsell;S. N. Flengas
  13. Proc. IRE v.42 L. B. Valdes
  14. J. Am. Cer. Soc. v.54 F. S. Brugner;R. N. Blumenthal.
  15. Diffusion in Solids P. G. Schewmon
  16. Solid State Physics-Advances in Research and Applications v.3 F. A. Kroger;H. J. Vink
  17. Kinet. Katal v.13 L. A. Sazonov;G. N. Mitrofanova
  18. Am. Chem. Soc. Nonstoichiometric Compounds L. Eyring;B. Holmberg;R. Ward(ed)
  19. Kinetics of high Temperature Processes U. E. Kuntz;L. Eyring;W. D. Kingery(ed.)
  20. J. Am. Cer. Soc. v.50 C. P. Wirkus;M. F. Berard;D. R. Wilder
  21. J. Am. Cer. Soc. v.51 M. F. Berard;D. C. Wirkus;D. R. Wilder
  22. Dokl. Adad, Nauk. SSSR v.161 K. M. Minachev;G. V. Antoshin
  23. Probl. Kinet. Katal. Akad. Nauk, SSSR v.12 K. M. Minachev;G. V. Antoshin
  24. Nat. Bur. Stand. (US) Spec. Publ no.296 G. D. Stone;G. R. Weber;L. Eyring
  25. Polarons and Excitons H. Faohlich;C. G. Kuper(ed.);G. C. Whitfield;(ed.)