La이 치환 된 Ba2SnO4물질의 합성 및 구조연구

Abstract

La이 치환 된 Ba2SnO4에서의 물리적 특성을 연구하였다. Ba2SnO4는 tetragonal structure이면서 layer를 이루고 있는 구조이다. 이 물질은 Ban+1SnnO3n+1의 Ruddlesden-Popper series의 end member 중 하나이다. Ba2SnO4의 알려진 격자 parameters는 a = b = 4.14100 Å 그리고 c = 13.2834 Å 이다. Ba2-xLaxSnO4를 다양한 La 치환영역, x = 0 ~ 0.50 에서 합성하였다. 이 시료들을 XRD(X-Ray Diffractometer)로 측정을 하였고, Rietveld refinement 방법으로 분석하였다. La 치환이 증가할수록, Ba2-xLaxSnO4격자 parameters a, b는 명목상의 x= 0.3 치환영역까지 증가하였다. 그러나 격자 parameter c는 전 영역에 걸쳐서 감소하였다. 불순물상으로 La2O3가 동시에 생성되었다. 처음에, Ba2-xLaxSnO4 다결정을 만들기 위해, 1000 ℃ 에서 8시간 동안 하소(calcine)하였고, 1100 ℃ 에서 24시간 동안 소결(sinter)하였다. 그러나 많은 La 치환영역에서, La2O3 불순물상들이 생겨났다. 그래서 1150 ~ 1200 ℃ 에서 24시간 동안 소결(sinter)하였고, La2O3 불순물상들이 다소 감소함을 알 수 있었다. 다른 stannate case에서의 경향을 비교해 보기 위해서, Sr2-xLaxSnO4 다결정을 Ba2-xLaxSnO4 다결정과 동일한 조건 하에서 합성하였다. 이 sample들도 XRD(X-Ray Diffractometer)로 측정을 하였고, Rietveld refinement 방법으로 분석하였다. Sr2SnO4의 알려진 격자 parameters 는 tetragonal 구조에서 a = b = 4.06817 Å 그리고 c = 12.71169 Å 이다. La 치환이 증가할수록, Sr2-xLaxSnO4 격자 parameters a, b 그리고 c는 모든 치환영역에서 감소하였다. Ruthenate체계에는 많은 다른 구조들이 존재한다. 그래서 Sr2SnO4의 다른 구조를 찾아 보았고, orthorhombic 구조가 Sr2SnO4의 다른 구조로 존재함을 알게 되었다. Sr2SnO4의 알려진 격자 parameters 는 orthorhombic 구조 하에서 a = 5.735294 Å, b = 5.728734 Å, c = 12.587015 Å 이다. La 치환이 증가할수록, 보통적으로, Sr2-xLaxSnO4의 격자 parameters a, b 그리고 c가 모든 La 치환영역에서 감소하였다. Sr2-xLaxSnO4의 경우, 불순물상은 Ba2-xLaxSnO4와 마찬가지로 La2O3가 생성 되었다. Ba2-xLaxSnO4, Sr2-xLaxSnO4 series 모두 2prove impedance spectroscopy 방법을 통하여, conductivity를 측정하였다. Ba2-xLaxSnO4 series의 경우 x = 0.12 까지는 저항이 증가하였고, 이후 doping에서는 저항이 감소하였으며, Sr2-xLaxSnO4 series의 경우 x = 0.30 이후에 저항이 증가하였다. 이는 Ba2-xLaxSnO4 series는 La이 많이 치환되어야 전자를 conduction band에 줄 수 있고, Sr2-xLaxSnO4 series는 전자를 La이 일정 치환된 영역까지만 주고 그 이후 국소화되어 주지 못함을 알 수 있다.