초록
$Sr_1-_xY_xMnO_3$ (x = 0.0∼1.0)을 citrate법으로 합성하고 조성에 따른 구조적 전기적 성질의 변화를 알아보았다. X-ray diffraction method에 의해 각 산화물의 구조를 결정한 결과, $Sr_1-_xY_xMnO_3$ (x = 0.0∼1.0) system은 조성에 따라 4L-hexagonal perovskite(x = 0.0∼0.3) 구조, rhombohedral perovskite(x = 0.3∼0.7)구조를 거쳐 hexagonal nonperovskite(x=0.7∼1.0) 구조까지 3가지의 다른 결정구조를 갖는 것으로 관찰되었다. 이러한 $Sr_1-_xY_xMnO_3$ system의 구조 변화는 yttrium 양이 증가함에 따라 cell parameter가 증가하는 경향을 보였으며, 이는 $Mn^{4+}$ 대신 $Mn^{3+}$가 증가함에 따른 것으로 믿어진다. $SrMnO_3$의 $Sr^{2+}$ 자리에 $Y^{3+}$를 치환할수록 conductivity가 크게 증가하는 것이 관찰되었다. 4L-hexagonal구조를 갖는 $Sr_{0.9}Y_{0.1}MnO_3$와 pseudocubic perovskite 구조를 갖는 $Sr_{0.5}Y_{0.5}MnO_3$의 온도에 따른 전기저항 측정결과, $Sr_{0.9}Y_{0.1}MnO_3$에서 더 큰 energy gap을 갖는 것으로 관찰되었으며, 이 결과는 4L-hexagonal구조가 metal-metal 결합에 의해 안정화되어 있기 때문인 것으로 설명된다.
The $Sr_1-_xY_xMnO_3$ (x = 0.0∼1.0) system was synthesized using amorphous citrate process. The stability of various structures and the electronic transport properties of this system were investigated. X-ray diffraction study indicated that the $Sr_1-_xY_xMnO_3$ system has three different structures depending on composition, namely, 4L-hexagonal perovskite (when x is less than 0.3), pseudocubic perovskite (when x is 0.3∼0.7), and hexagonal nonperovskite (when x is larger than 0.7) structures. The structural changes and electronic properties were interpreted based on two factors, i.e., the size of cations and the oxidation state of manganese ion. When the concentration of Y substitution exceeds 30%, the Mn-Mn repulsive interaction dominates over intermetallic attraction, and thus structure changes to pseudocubic perovskite. In perovskite phase the unit cell dimensions increases with increasing $Mn^{3+}$ ions due to yttrium substitution. The band gap of $Sr_{0.9}Y_{0.1}MnO_3$ is greater than that of $Sr_{0.5}Y_{0.5}MnO_3$. The greater band gap of $Sr_{0.9}Y_{0.1}MnO_3$ indicates that the 4L-hexagonal structure is more stabilized than cubic perovskite due to the Mn-Mn bond.