Crystallographic and Magnetic Properties of Brownmillerite Ca1-xSrxFeO2.5(x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)

Crystallographic and magnetic properties for Brownmillerite-type oxides $Ca_{1-x}$Sr$_{x}$FeO$_{2.5}$ (x = 0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0) were investigated using x-ray diffraction (XRD) and Mossbauer spectroscopy. Polycrystalline samples were prepared by conventional solid-state reaction method. Information on exact crystalline structures, lattice parameters, bond lengths and bond angles were obtained by refining their XRD profiles using a Rietveld method. The crystal structures were found to be all orthorhombic with space group Icmm (x = 0, 0.3) and Icmm (x = 0.5, 0.7, 1.0) The lattice parameters increased monotonically with increasing Sr concentration. Both the tetrahedral and the octahedral sites were considerably distorted and elongated along b-axis. While bond lengths and bond angles O-Fe-O tend to increase minutely with the increase of Sr content, bond angles Fe-O-Fe decreased accordingly. The Mossbauer spectra showed two sets of sharp sextets originating from ferric ions occupying the tetrahedral and the octahedral sites under the magnetic transition temperature T$_{N}$. Regardless of the compositions x, the electric quadrupole splittings were -0.3 mm/s and 0.4 mm/s for the octahedral and the tetrahedral site, respectively. Above T$_{N}$, the Mossbauer spectra showed the paramagnetic doublets whose electric quadrupole splittings were about 1.6 mm/s, irrespective of compositions x. T$_{N}$ was found to decrease monotonically with the increase of Sr concentration. Ratios of absorption area for the two sites were almost 1:1 up to as high as 0.95 T$_{N}$ for all x. The result of the Debye temperature indicated that the inter-atomic binding force for the Fe atoms in the tetrahedral site was stronger than that for the octahedral site.hedral site.

Brownmillerite Ca1-xSrxFeO2.5(x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)의 결정학적 및 자기적 성질에 관한 연구

Brownmillerite 산화물 $Ca_{1-x}$Sr$_{x}$FeO$_{2.5}$ (x = 0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)의 결정학적 및 자기적 성질을 알아보기 위해 x-선회절 분석법과 Mossbauer 분광법을 이용하였다. 먼저 적정 조성의 전구체(precursor)를 합성한 후 산소가 결핍된 분위기에서 열처리함으로서 여분의 산소가 제거된 다결정 시료분말을 얻었다. Rietveld방법을 사용한 x-선 분석 결과, 시료의 결정구조는 공간군 Pcmn(x = 0, 0.3), Icmm(x = 0.5, 0.7, 1.0)인 orthorhombic 구조를 가지며, Sr의 함량이 증가함에 따라 격자상수가 모두 증가하였다. Neel 온도(T$_{N}$)이하에서의 Mossbauer 스펙트럼은 조성에 관계없이 면적비 1:1인 날카로운 12선이 관측되었다. 분석 결과 이들은 팔면체 자리와 사면체 자리의 Fe 이온에 기인하며 각각 -0.3 mm/s와 0.4 mm/s 정도의 전기4중극자 분열 값을 갖는 것으로 나타났다. T$_{N}$ 이상에서의 Mossbauer 스펙트럼은 조성에 관계없이 1.6 mm/s 정도의 전기4중극자 분열 값을 갖는 이중선으로 나타났다. T$_{N}$은 Sr의 함량이 증가함에 따라 760K에서 710K까지 단조 감소하였다. 두 공명흡수선의 면적 비는 조성에 관계없이 거의 1:1로 나타났다. Debye온도 분석결과 Fe이온이 사면체자리에서 더 견고하게 결합되어 있음을 알았다.어 있음을 알았다.