초록
$CaGa_1-xFexO_3-y$계의 x=0.25, 0.50, 0.75 및 1.00에 해당하는 고용체를 $1150^{\circ}C$, 대기압하에서 제조하였다. X-선 회절분석, Mohr염 정정, Mossbauer 분광분석을 수행하여 합성된 고용체들의 구조, 비화학량론적 화학식 및 양이온들의 분포를 결정한 후 전기전도도와 자기측정을 수행하여 물성에 관한 논의를 하였다. X-선 회절분석으로부터 얻은 모든 조성의 결정계는 브라운밀러릿 사방정계이다. 환산 격자부피는 단위세포의 차원이 다른 X=0.25의 조성을 제외하고 x값이 증가함에 따라 직선성을 가지고 증가한다. Mohr염분석 결과 고용체들은 $Fe^{4+}$ 이온을 포함하지 않고 산소공위의 몰수인 y값은 0.50으로 고정된 값을 가진다. Mossbauer 분광분석으로부터 Fe 이온의 산화상태, 배위상태, 브라운밀러릿 구조 및 $Ga^{3+}$와 $Fe^{3+}$ 이온의 분포를 논의하였다. 전기전도도와 활성화에너지는 x값이 증가함에 따라 각각 증가와 감소하고 이들로부터 전자 전기전도 메커니즘을 제안한다. x=0.50~1.00의 조성을 냉각하면서 자기측정을 수행할 때 열적 자기 히스테리시스가 나타나며 이러한 현상을 공간군과 Dzyaloshinsky-Moriya 상호작용을 기초로 논의하였다.
A series of solid solutions of the $CaGa_1-xFexO_3-y$ system with the compositions of x=0.25, 0.50, 0.75, and 1.00 has been prepared at $1150^{\circ}C$ under an atmospheric air pressure. The structure, nonstoichiometric chemical formula, and the distribution of cations for the solid solutions are determined by X-ray diffraction analysis, Mohr salt titration, Mossbauer spectroscopic analysis. Their physical properties are discussed with electrical conductivity and magnetic measurements. The crystal system of all the compositions is a brownmillerite orthorhombic system from the X-ray diffraction analysis and the reduced lattice volume increases linearly with x value except that of the composition of x=0.25. All the solid solutions do not contain $Fe^{4+}$ ion and the mole number of oxygen vacancies or y value is 0.50 from Mohr salt analysis. The oxidation state of Fe ion, the coordination state, the structure change in the Brownmillerite-type structure, and the distribution of $Ga^{3+}$ and $Fe^{3+}$ ions are discussed with Mossbauer spectroscopic analysis. The electrical conductivity increases and activation energy decreases, as x value increases. The traditional semiconducting property of this system is described in terms of band theory. The compositions of x=0.50∼1.00 show a thermal magnetic hysteresis in the magnetic measurement with the cooling conditions, which is discussed in terms of the space group and Dzyaloshinsky-Moriya interaction.