Abstract
Neutron single crystal and powder diffraction techniques have been applied to the structure analysis of yttria-stabilized zirconium, Z $r_{0.73}$ $Y_{0.27}$ $O_{1.87}$., prepared by the skull-melting method. The crystal structure has been determined to be cubic symmetry, space group Fm/equation omitted/ with a=5.155(2)$\AA$, V=136.99(5)$\AA$, Z=4, and R(F)=5.65%, $\omega$R(I)=10.57% for 70 integrated intensities of Bragg Peaks observed from single crystal of Z $r_{0.73}$ $Y_{0.27}$ $O_{1.87}$. The stabilizer atoms randomly occupy the zirconium sites and there are displacements of oxygen atoms with amplitudes of $\Delta$/a~0.033 and 0.11 along <110> and <100> directions from the ideal positions of the fluorite structure, respectively. There are no significant differences in crystallographic data between the single crystal and powder studies. Diffraction pattern after Rietveld refinement, using neutron powder data, has shown the evidence of a tetragonal impurity phase, or a slight tetragonal distortion.
중성자 단결정 및 분말회절실험을 이용하여 이트리아를 첨가한 저코니아 (yttria-stabilized airconia, Zr0.73Y0.27O1.87) 결정의 구조 분석을 수행하였다 시료는 입방정계로써, 공간군 Fm/equation omitted/ a=5.155(2)$\AA$, V=136.99(5), Z=4로 결정화되었고, 중성자 단결정 회절실험의 결과로 얻어진 70개의 브라그 회절반점을 이용한 최종신뢰도 R(F) 및 $\omega$R(I) 값은 각각 0.0576, 0.1057 이었다. Zr과 Y 원자 들은 이상적인 형석 (CaF2) 구조의 cation 위치에 불규칙하게 배열되어 있었으며, 산소 원자들의 대부분 (95%)은 (1/4,1/4,1/4) 위치에서 <110> 방향으로 $\Delta$/a~0.033의 크기만큼 이동하였고, 나머지 산소 원자들은 <100> 방향으로 $\Delta$/a~0.033의 변위가 존재하였다. Rietveld 분석법을 이용한 중성자 분말회절실험의 결과는 단결정 회절실험에서 보여주었던 결정학적 정보와 모든 면에서 잘 일치하고 있었으며, 정방정계의 구조에서 기인되는 몇 개의 불순상의 존재가 최종 분석된 분말 회절상에서 확인되었다.