Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

Korean Chemical Society (대한화학회)
권호 표지

Stable Defect Structure of La2O3-Modified BaTiO3

La$_2O_3$-변형 BaTi$O_3$의 안정한 결함구조

  • 김정수 (고려대학교 이과대학 화학과) ;
  • 박휴범 (고려대학교 이과대학 화학과) ;
  • 안태호 (한국화학연구원 분석연구실) ;
  • 김시중 (고려대학교 이과대학 화학과)
  • Published : 19940400
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Abstract

The stable defect structure and the single phase region of La$_2O_3$-modified BaTi$O_3$ have been studied by X-ray diffractometer and scanning electron microscope. The stable defect structure of La$_2O_3$-modified BaTi$O_3$ has been identified as [($Ba^x_{Ba})_{1-2x}(La{\cdot}_{Ba})_{2x}][Ti^x_{Ti})_{1-x/2}(V""_{Ti})_{x/2}]O_3$ which consists of La$^{3+}$ ion substitution for Ba$^{3+}$ ion in the lattice structure and the formation of Ti vacancies for the charge compensation. When 3 mol% of La$_2O_3{\cdot}3/2TiO_3$ was added to BaTi$O_3$, the unit cell structure was transformed from tetragonal to cubic and the solubility limit was about 14 mol%. When La$_2O_3{\cdot}3/2TiO_2$ was added above this solubility limit, the second phase, La$_4Ba_2Ti_5O_{18}$, was formed. In the La$_2O_3$-modified BaTi$O_3$, it was found by the liquid phase sintering process that the sinterability was decreased by excess BaO but increased by excess Ti$O_2$.

La$_2O_3$-변형 BaTi$O_3$의 안정한 결함구조와 단일상 영역을 X-선 회절분석기와 주사전자현미경을 사용하여 연구하였다. La$_2O_3$-변형 BaTi$O_3$의 안정한 결함구조는 La$^{3+}$ 이온이 격자구조내의 Ba$^{3+}$ 이온을 치환하고 Ti빈자리가 전하 불균형을 보상하기 위한 결함으로 생성된 [($Ba^x_{Ba})_{1-2x}(La{\cdot}_{Ba})_{2x}][Ti^x_{Ti})_{1-x/2}(V""_{Ti})_{x/2}]O_3$이다. 안정한 결함구조가 형성되도록 BaTi$O_3$에 La$_2O_3{\cdot}3/2TiO_3$를 혼입할 때 단위격자는 약 3 mol%가 혼입될 때부터 정방정에서 입방정으로 변하였고, 고용한계는 약 14 mol%이었다. La2$O_3{\cdot}3/2TiO_2$를 고용한계 이상으로 혼입할 때는 이차상으로 La_4Ba_2Ti_5O){18}$가 생성되었다. La$_2O_3$-변형 BaTi$O_3$ 조성에서 BaO가 과량 존재하면 소결성이 나쁘지만, Ti$O_2$가 과량으로 존재하면 액상소결에 의하여 소결성이 좋아짐을 확인할 수 있다.

Keywords

References

  1. Netherlands Pat. v.631 Haaijman, P. W.;Dam, R. W.;Klasens, H. A.
  2. J. Am. Ceram. Soc. v.69 Shaikh, A. S.;Vest, R. W.
  3. J. Am. Ceram. Soc. v.46 MacChesney, J. B.;Gallagher, P. K.;DiMarcello, F. V.
  4. Solid Stat. Com. v.19 Shirasaki, S.;Tsukioka, M.;Yamamura, H.;Oshima, H.;Kakegawa, K.
  5. Philips Res. Rept. v.31 Daniels, J.;Hardtl, K. H.
  6. J. Am. Ceram. Soc. v.67 Chan, N. H.;Smyth, D. M.
  7. Korea J. Mat. Res. v.2 Han, Y. H.
  8. J. Phys. Chem. Solids v.47 Lewis, G. W.;Catlow, C. R. A.
  9. Mater. Res. Bull. v.17 Jonker, G. H.;Haviga, E. E.
  10. J. Chem. Phys. v.73 Shirasaki, S.;Yamamura, H.;Haneda, H.;Kakegawa, K.;Moori, J.
  11. Radiat. Eff. v.73 Lewis, G. W.;Catlow, C. R. A.
  12. Phys. Soc. Jan. v.14 Saburi, O. J.
  13. J. Am. Ceram. Soc. v.38 Rase, D. E.;Roy, R.
  14. J. Am. Ceram. Soc. v.74 Kirby, K. W.;Wechsler, B. A.
  15. Trans. J. Brit. Ceram. Soc. v.74 Swilam, M. N.;Gadalla, A. M.
  16. J. Solid State Chem. v.9 Negas, T.
  17. Power Diffraction File, Card No. 5-0626 Joint Committee on Power Diffraction Standards
  18. Power Diffraction File, Card No. 38-1039 Joint Committee on Power Diffraction Standards
  19. Power Diffraction File, Card No. 31-174 Joint Committee on Power Diffraction Standards
  20. Solid State Chemistry and its Application West, A. R.
  21. Solid-State Electron. v.3 Heywang, W.
  22. J. Am. Ceram. Soc. v.71 Peng, C. J.;Lu, H. Y.
  23. 고려대학교 이학논집 v.33 김정수;박휴범;김시중
  24. J. Mat. Sci. v.21 Murugaraj, P.;Cutty, T. N. R.;Subba Rao, M.
  25. Philips Res. Rept. Suppl. Seuter, A. M. J. H.
  26. J. Electrochem. Soc. v.123 Chan, N. H.;Smyth, D. M.
  27. J. Am. Ceram. Soc. v.73 Ting, C. J.;Peng, C. J.;Lu, H. Y.;Wu, S. T.