We fabricated $La_{0.6}Sr_{0.4}MnO_3$ thin films using radio frequency (RF) magnetron sputtering. They were grown on sapphire substrates with various deposition conditions. After the growth of the $La_{0.6}Sr_{0.4}MnO_3$ thin films, they were annealed at various temperatures to be crystallized. We successfully fabricated single phase $La_{0.6}Sr_{0.4}MnO_3$ thin films with high electrical conductivity. The room temperature resistivity was $1.5{\times}10^{-2}{\Omega}{\cdot}cm$. It can be considered that $La_{0.6}Sr_{0.4}MnO_3$ thin films are one of the feasible candidates for electrodes for integrated device applications.
The charge structures of (LSMO) and of the combined system $(La_{ 0.6}Sr_{0.4}FeO_3$(LSMO) and of the combined system (La_{0.6}Sr_{0.4}MnO_3)_{0.7}(La_{0.6}Sr_{0.4}/FeO_3)_{0.3}$are investigated by using M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopy. The antiferromagnetically ordered $(La_{0.6}Sr_{0.4}FeO_3$(LSFO) has possible charges of Fe^{3+} and Fe^{4+}$, which include a low-spin $Fe^{4+}$ state at and above 230 K. The temperature dependences of the M$\ddot{o}$ssbauer spectra for the $(La_{ 0.6}Sr_{0.4}FeO_3$ system and for the combined $(LSMO)_{ 0.7}(LSFO)_{0.3}$ system are fitted as three sets of Zeeman patterns corresponding to $Fe^{3+}$ and $Fe^{4+} below 230 K. At and above 230 K, the fitted M$\ddot{o}$ssbauer spectra for the combined system are the same in all temperature ranges. Above 230 K, $(La_{0.6}Sr_{0.4}FeO_3$ spectrum consists of two sets of six Lorentzians for $Fe^{3+}$ and one line for low spin $Fe^{4+}$. It is worth noting that large fields are induced in the combined system.
고체산화물 연료전지의 운전온도를 낮추기 위해 구성재 중 LSGM 전해질과 LSM 양극을 합성하고, 그 특성을 조사한 후 최적 조성과 공정으로 단위전지를 제작하고 출력을 측정하였다. 전해질 조성인 $(La_{0.85}Sr_{0.15})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}와 (La_{0.8}Sr_{0.2})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}$를 $1500^{\circ}$에서 6시간 소결한 경우 두 조성 모두 $LaGaO_3$의 단일상을 형성하였고, $10∼3{\mu}m$의 결정 크기를 갖는 치밀한 미세구조를 얻었으며, 저기전도도는 $800^{\circ}$에서 0.13S/cm를 나타내었다. 양극의 경우 GNP법으로 $(La1-xSrx)MnO_3$를 합성한 경우 Sr의 양이 0.2mole일 때까지는 $LaMnO_3$ perovskite 단일상이 생성되었으며, 입자의 크기는 약 40nm였다. 단위전지는 $(La_{0.8}Sr_{0.2})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}$ 조성으로 소결한 전해질 양면에 $(La_{0.9}Sr_{0.1})MnO_3$ 양극과 음극의 입자크기는 $1{\mu}m$ 정도였고 다공성을 나타내었다. 이때 단위전지의 출력은 $800^{\circ}$에서 약 $0.3W/cm^2$를 나타내었다
Sr 페라이트의 자기적특성을 향상시키기 위하여 화학량론적조성인 SrF $e_{12}$$O_{19}$[SrM]에서 SrF $e_{12-x}$M $n_{x}$$O_{19}$[M $n_{x}$-SrM] 및 S $r_{l-x}$L $a_{x}$F $e_{12-X}$M $n_{x}$$O_{19}$[(La-Mn)$_{x}$-SrM] 조성으로 원료를 혼합한후 공기중 하소를 실시하여 하소분의 특성을 관찰하였으며, 소결조제와 함께 미분쇄 후 공기중에서 열처리하여 Sr 페라이트자석을 제조함으로써 그 자기적 특성변화를 조사하였다. 화학량론적 조성과 M $n_{0.3}$-SrM 조성으로 원소치환을 실시한 하소분말의 특성은 각각 $M_{s}$ : 61.06 emu/g, $_{i}$$H_{c}$ : 4.45 kOe 및 $M_{s}$ : 61.06 emu/g, $_{i}$$H_{c}$ : 4.46 kOe 로 거의 동일한 특성이 얻어졌다. 이것은 Sr페라이트의 화학량론적 조성에서 Mn원소를 대치한 경우, 결정구조의 변화없이 치환된 것으로 생각된다. 또한 화학량론적인 조성에서 M $n_{x}$-SrM 및 (La-Mn)$_{x}$-SrM 조성으로 원소치환된 하소분말을 사용하여 제조한 페라이트 자석의 자기특성은 소량첨가 (X=0.3)경우는 화학량론적인 조성과 거의 동일한 특성을 나타내나 치환량이 많아지면(X=0.5) 일반적으로 자기특성이 감소하였으며, 특히 $_{i}$$H_{c}$ 값이 급격히 떨어짐으로써 (La-Mn)$_{x}$-SrM조성의 경우 x=0.3부근에서 최적의 치환량을 보여주었다.조성의 경우 x=0.3부근에서 최적의 치환량을 보여주었다.
$La_{1-x}Sr_xMn_{0.8}Cu_{0.2}O_{3-{\delta}}$(LSMCu)에서 Sr 함량에 따른 구조적 변화와 전기전도도에 대해 연구, 고찰하였다. EDTA citric complexing process(ECCP)로 페로브스카이트 구조를 갖는 $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3$(LSM)와 $La_{1-x}Sr_xMn_{0.8}Cu_{0.2}O_3$($0.1{\leq}x{\leq}0.4$)을 제조하였다. Sr 함량이 증가할수록 격자상수와 격자부피는 감소하는 경향을 나타내었으며, 이는 Sr 함량이 증가함에 따라 B-site에서 증가하는 $Mn^{4+}$ 이온과 $Cu^{3+}$ 이온의 영향인 것으로 판단하였다. $0.1{\leq}x{\leq}0.3$ 범위의 조성에서 Sr 함량이 증가할수록 $500{\sim}1000^{\circ}C$에서 측정된 전기전도도는 증가하였고, x = 0.3 조성에서는 $750^{\circ}C$와 $950^{\circ}C$에서 각각 172.6 S/cm와 177.7 S/cm (최고값)를 나타내었다. 반면, x = 0.4 조성에서는 전기전도도가 감소하였는데 이는 입계에 발생한 산화물에 의한 영향으로 판단하였다. Sr 함량이 증가함에 따라 B-site에 존재하는 $Mn^{4+}$ 이온과 $Cu^{3+}$ 이온의 증가로 인해 격자수축이 발생하고, hopping mechanism에 관여하는 charge carrier들이 늘어나 전기전도도가 증가한 것으로 판단하였다.
$La_{0.6}Sr_{0.4}MnO_3$ (LSMO) thin films, which are known as colossal magnetoresistance materials, were prepared on fused silica thin films by conventional RF magnetron sputtering, and the interfacial reactions between them were investigated by rapid thermal processing. Various analyses, namely, X-ray diffraction, transmission electron microscopy combined with energy adispersive X-ray spectrometry, and secondary ion mass spectrometry, were performed to explain the mechanism of the interfacial reactions. In the case of an LSMO film annealed at $800^{\circ}C$, the layer distinction against the underplayed $SiO_2$ was well preserved. However, when the annealing temperature was raised to $900^{\circ}C$, interdiffusion and interreaction occurred. Most of the $SiO_2$ and part of the LSMO became amorphous silicate that incorporated La, Sr, and Mn and contained a lot of bubbles. When the annealing temperature was raised to $950^{\circ}C$, the whole stack became an amorphous silicate layer with expanded bubbles. The thermal instability of LSMO on fused silica should be an important consideration when LSMO is integrated into Si-based solid-state devices.
[ $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{1-x}Mn_xO_3$ ] cathode as a high performance cathode on YSZ electrolyte was studied by analyzing impedance spectra. It was shown that cathode property of $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{1-x}Mn_xO_3$ is bet ter than that of$La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$. At $700^{\circ}C$ in air environment, $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{0.4}Mn_{0.6}O_3$ cathode on CGO- layered YSZ electrolyte showed very low area specific resistance of $0.14{\Omega}cm^2$, which is low enough for intermediate-temperature sol id oxide fuel cells. This is because material properties of ionic conductivity and thermal expansion compatibility with electrolyte were optimized. Judging from activation energy and oxygen part i al pressure dependance of cathode property, it was noted that oxygen surface exchange kinetics is dominantly influential on cathode property in higher temperature region than $700^{\circ}C$ and oxygen self-diffusion in cathode material is more influential in lower temperature region.
능금산법으로 제조된 페롭스카이트형 산화물에서 CO에 의한 NO의 환원반응에 대한 연구를 행하였다. 촉매는 주로 Lanthanoid계 페롭스카이트를 사용하였고, 활성을 증가시키기 위해 A, B site에 Sr, Ba 및 Fe, Mn 등을 치환시켰다. $LaCoO_3$ 촉매에서 A site에 Sr을 일부 치환시키면 NO전환율이 증가하였다. 한편 B site에 Fe나 Mn을 일부 치환시키면 NO의 전환율이 증가하였으나 Fe의 치환량이 커지면 오히려 전환율이 감소하였다. 한편 $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_3 $ 촉매에 $SnO_2$나 $MnO_2$를 혼합하면 촉매활성이 증가하는 상승효과를 보였다. 반응물에 첨가된 물은 촉매활성을 감소시켰으나 촉매에 대한 물의 작용은 어느 정도 가역적이었다. 또한 반응물에 첨가된 이산화황은 NO의 전환율을 감소시켰다.
CMR 자성물질인 LSMO 페롭스카이트 망간산화물에 $^{57}$ Fe를 미량 치환한 L $a_{0.67}$S $r_{0.33}$M $n_{0.99}$$^{57}$ F $e_{0.01}$$O_3$물질에 대하여 그 결정학적 및 자기적 특성을 x-선 회절 실험, 진동시료 자화율 측정 실험, 자기저항 실험, Mossbauer 분광 실험을 통하여 연구하였다. 물을 용매로 한 sol-gel법을 이용하여 단일상의 polycrystalline L $a_{0.67}$S $r_{0.33}$M $n_{0.99}$$^{57}$ F $e_{0.01}$$O_3$분말시료를 합성하였으며, 결정구조는 격자 상수 $a_{0}$ =5.480 $\AA$, $\alpha$=60.259$^{\circ}$를 갖는 rhombohedral구조로 분석되었다. 상온에서의 magnetic moment 값은 60.15 emu/g임을 알 수 있었고 큐리온도( $T_{c}$)는 375 K로 결정하였다. Mossbauer 스펙트럼은 20-400 K 영역에서 측정되었으며, 온도증가에 따라 관측되는 비대칭적 선폭증가는 이방성 초미세자기장 요동 모델로 설명할 수 있었다. 이 때 이방성 초미세 자기장이 + $H_{0}$ 및 - $H_{0}$ 로 진동하는 시간 비율은 $P_{+}$= 0.80 및 $P_{-}$= 0.20으로 분석되었다. 이방성 초미세자기장 요동 진동수로부터 온도변화에 따른 이방성 에너지를 계산하였으며, 150 K에서 124.01 erg/$cm^3$로 최대값을 갖음을 알 수 있었다.다.었다.었다.다.었다.
La0.7-xCexSr0.3MnO3 specimens were fabricated by a solid state reaction method and structural and electrical properties with variation of Ce4+ contents were measured. All specimens exhibited a polycrystalline rhombohedral crystal structure, and the (110) peaks were shifted to low angle side with increasing the amount of Ce4+ contents. As Ce4+ ions with different ion radii and charges are substituted with La3+ ions, electrical properties are thought to be affected by changes in the double exchange interaction between Mn3+-Mn4+ ions due to distortion of the unit lattice, a decrease in oxygen vacancy concentration, and an increase in lattice defects. Resistivity gradually decrease as the amount of Ce4+ added increased, and negative temperature coefficient of resistance (NTCR) properties were shown in all specimens. In the La0.5Ce0.2Sr0.3MnO3 specimens, electrical resistivity, TCR and B-value were 31.8 Ω-cm, 0.55%/℃ and 605 K, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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