• 한국세라믹학회지
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• 제54권4호
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• pp.323-330
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• 2017

To understand the defect chemistry of multiferroic $BiFeO_3-based$ systems, we synthesized nonstoichiometric $Bi_{1+x}FeO_{3{\pm}{\delta}}$ ceramics by conventional solid-state reaction method and studied their structural, dielectric and high-temperature charge transport properties. Incorporation of an excess amount of $Bi_2O_3$ lowered the Bi deficiency in $BiFeO_3$. Polarization versus electric field (P-E) hysteresis loop and dielectric properties were found to be improved by the $Bi_2O_3$ addition. To better understand the defect effects on the multiferroic properties, the high temperature equilibrium electrical conductivity was measured under various oxygen partial pressures ($pO_2{^{\prime}}s$). The charge transport behavior was also examined through thermopower measurement. It was found that the oxygen vacancies contribute to high ionic conduction, showing $pO_2$ independency, and the electronic carrier is electron (n-type) in air and Ar gas atmospheres.

• 한국재료학회지
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• 제5권7호
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• pp.808-815
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• 1995

비화학량론적 치환형 페라이트 Fe$_{}1.429$(Al$_{4-x}$ Ga$_{x}$)$_{0.286}$ Si$_{0.143}$ /O$_4$계의 자기적 상태를 Mossbauer 분광법과 SQUID를 이용해 조사 하였다. 실온에서의 Mossbauer 스펙트럼은 x=0.2 경우 잘 정렬된 두개의 Zeeman 패턴을 보이고 x=0.4 경우 두개의 Zeeman 패턴과 이중선이 중첩되어 나타난다. 이중선의 근원은 치환 및 온도의존성을 고려할때 초상자성 cluster에 의한 것으로 보여지며 Neel's collinear모델과는 현저한 차이를 보이는 희석된 페라이트의 특성을 갖는다. 저온에서의 mossbauer 스팩트럼은 매우 다양한 형태를 보이며 초상자성 cluster의 freezing에 그 원인을 두고 있다. 그 영향으로 온도가 내려감에 따라 다임계적인 자기적 상태를 갖는다. SQUID 측정으로 얻어진 자화값이 50K 이하에서 급격히 감소하였는데 이것은 스핀 freezing과 초상자성 효과를 포함하는 스핀 canting의 효과로 설명되어 진다.

• 한국재료학회지
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• 제21권8호
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• pp.439-443
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• 2011

The crystal structure and magnetic properties of a new solid solution type ferrite $(Fe_2O_3)_5-(Al_2O_3)_{3.4}-(Ga_2O_3)_{0.6}-SiO$ were investigated using X-ray diffraction and M$\"{o}$ssbauer spectroscopy. The results of the X-ray diffraction pattern indicated that the crystal structure of the sample appears to be a cubic spinel type structure. The lattice constant (a = 8.317 ${\AA}$) decreases slightly with the substitution of $Ga_2O_3$ even though the ionic radii of the Ga ions are larger than that of the Al ions. The results can be attributed to a higher degree of covalency in the Ga-O bonds than in the Al-O and Fe-O bonds, which can also be explained using the observed M$\"{o}$ssbauer parameters, which are the magnetic hyperfine field, isomer shift, and quadrupole splitting. The drastic change in the magnetic structure according to the Ga ion substitution in the $ (Fe_2O_3)_5(Al_2O_3)_{4-x}(Ga_2O_3)_xSiO$ system and the low temperature variation have been studied through a M$\"{o}$ssbauer spectroscopy. The M$\"{o}$ssbauer spectrum at room temperature shows the superpositions of two Zeeman patterns and a strong doublet. It shows significant departures from the prototypical ferrite and is comparable with the diluted ferrite. The doublet of spectrum at room temperature appears to originate from superparamagnetic clusters and also the asymmetry of the doublet appears to be caused by the preferred orientation of the crystallites. The M$\"{o}$ssbauer spectra below room temperature show various complicated patterns, which can be explained by the freezing of the superparamagnetic clusters. On cooling, the magnetic states of the sample were various and multi critical.

• 한국자기학회지
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• 제17권6호
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• pp.232-237
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• 2007

기본조성 $(Ni_{0.2}Cu_{0.2}Zn_{0.6})_{1+x}(Fe_2O_3)_{1-x}$에서 $Fe_2O_3$가 약간 부족한 비화학양론적인 조성비를 택하여 Ni-Zn-Cu 페라이트의 입계에 높은 저항층을 형성하고 소결을 촉진시켜 낮은 손실, 높은 투자율 및 자기유도 와 주성분을 치환해서 스피넬 격자를 고용시킬 목적으로 $TiO_2$ 및 $Li_2CO_3$를 소량 첨가하였다. 이들 원료들을 혼합한 후 가소 후 소결온도 $875^{\circ}C,\;900^{\circ}C,\;925^{\circ}C$ 및 $950^{\circ}C$에서 소결하였다. 각 시편들에 대한 소결밀도는 $4.85\sim5.32g/cm^3$으로 나타났고, 각 시편들의 고유저항은 $10^8\sim10^{12}\Omega-cm$으로 측정되었다. 시편들의 자기유도 특성 값은 대략 $800\sim1300G$ 부근이었으며, $TiO_2$를 첨가한 경우보다 $Li_2CO_3$를 첨가한 경우가 약간 높게 측정되었다. 각각 시편들의 보자력은 $2.5\sim4.5$ Oe로 연자성 재료의 범위로 나타났다. 초투자율 및 품질계수는 각각 $125\sim275$ 및 $65\sim83$으로 나타나 Ni-Zn-Cu 페라미트에서 측정되는 값들과 대동소이했다. 물리적인 특성값(고유저항, 자기유도, 초투자율, 품질계수 등)으로 미루어 보마 각종 고주파영역(microwave영역까지 포함) 통신기기 코어 및 편향 요크 코어 등으로 응용이 가능하다.

• 한국재료학회지
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• 제30권2호
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• pp.61-67
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• 2020

BiFeO₃ with perovskite structure is a well-known material that has both ferroelectric and antiferromagnetic properties called multiferroics. However, leaky electrical properties and difficulty of controlling stoichiometry due to Bi volatility and difficulty of obtaining high relative density due to high dependency on the ceramic process are issues for BiFeO₃ applications. In this work we investigated the sintering behavior of samples with different stoichiometries and sintering conditions. To understand the optimum sintering conditions, nonstoichiometric Bi_1±xFeO_3±δ ceramics and Ti-doped Bi_1.03Fe_1-4x/3Ti_xO₃ ceramics were synthesized by a conventional solid-state route. Dense single phase BiFeO₃ ceramics were successfully fabricated using a two-step sintering and quenching process. The effects of Bi volatility on microstructure were determined by Bi-excess and Ti doping. Bi-excess increased grain size, and Ti doping increased sintering temperature and decreased grain size. It should be noted that Ti-doping suppressed Bi volatility and stabilized the BiFeO₃ phase.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제17권4호
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• pp.321-324
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• 1996

Sr1+xSm1-xFeO4-y solid solutions with a composition range 0.00 ≤x≤1.00 have been prepared at 1200 ℃ in air under normal atmospheric pressure. All the solutions exhibit the K2NiF4-type structure of tetragonal system. Mohr salt analysis shows that the mole ratio of Fe4+ ion to Fe3+ ion or the τ value increases with the x value. Nonstoichiometric chemical formulas have been formulated from the x, τ, and y values. Electrical conductivity was measured in the temperature range of 173-373 K under atmospheric air pressure. The conductivities of each sample are varied within the semiconductivity range. The conductivity at constant temperature increases steadily with x value and activation energies are varied from 0.14 to 0.32 eV. The conduction mechanism of the ferrite system may be proposed as a hopping model of conduction electrons between the mixed valence states. The Mossbauer spectrum for the composition of x=0.00 shows a six line pattern by which the existence of Fe3+(I.S.=0.32 mm/sec) can only be identified. The spectra for the compositions of x=0.50 and 1.00 presents broad single line patterns showing a mixed valence state.

• 대한화학회지
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• 제32권1호
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• pp.3-8
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• 1988

$K_2NiF_4$ 형 층상구조를 갖는 새로운 $Sr_{1+x}Dy_{1-x}FeO_{4-y}$ 계에서 x = 0. 00, 0. 25, 0. 50, 0. 75 및 1. 00 인 비화학양론적 화합물 고용체를 1200$^{\circ}$C 대기압하에서 제조하였다. X-선 회절분석에 의하여 결정구조학적 상들은 모든 시료의 경우 정방정계임을 알 수 있었다. Mohr 염 분석으로 비화학양론적 화학식을 결정하였고 x가 증가함에 따라 $Fe^{4+}$의 몰수(${\tau}$값)가 증가하였다. $-100{\sim}200^{\circ}$C의 온도범위에서 측정한 각 시료의 전기전도도는 $l0^{-8}{\sim}10^{-2}(ohm^{-1}{\cdot}cm^{-1}$)범위의 반도성을 보이며 활성화 에너지는 0.02∼0.08(eV)의 범위에서 변하였다. $Sr_{1.00}Dy_{1.00}FeO_{4.04}$에 대한 $Fe^{3+}$와 $Fe^{4+}$의 혼합원자가 상태를 200K에서 측정한 Mossbauer spectrum으로 재확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제35권2호
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• pp.99-104
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• 1991

$K_2NiF_4$형 층상 구조를 갖는 Sr$_{1+x}Er _{1-x} FeO _{4-y}$계에서 x = 0.00, 0.25, 0.50, 0.75 및 1.00인 비화학양론적 화합물 고용체를 1350$^{\circ}$C 대기압에서 제조하였다. X-선 회절 분석결과로 모든 조성에서 고용체의 결정 구조는 준정방정계(pseudo-tetragonal system)였다. 비화학양론적 조성식은 Mohr염 분석으로 결정하였다. Fe$^{4+}$ 이온의 양은 x값이 0.50까지 증가함에 따라 증가하다가 다시 감소하였고 산소 비화학량은 증가하였다. 도한 시료의 Fe$^{3+}$와 Fe$^{4+}$의 혼합원자가 상태를 298K에서 Mossbauer 분광분석으로 확인할 수 있었다. 전기전도도 측정 결과에 따르면 전기전도도는 반도체 영역인 10-2 ∼ 10-7(${\Omega}$-1cm-1)범위에서 변하였고, 활성화에너지는 Fe$^{4+}$의 몰비인 ${\tau}$값이 증가함에 따라 감소하였다. 전기전도성 메카니즘은 Fe$^{3+}$와 Fe$^{4+}$의 혼합원자가 상태간의 전도성전자 건너뜀 모델로 설명할 수 있다.

• 공업화학
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• 제8권6호
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• pp.954-959
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• 1997

$Sr_{1-X}M_XFeO_{3-y}$ 계에서 (M=Ca), x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5에 대응하는 페로브스카이드계 고용체를 공기중, 1473K에 18시간 동안 열처리하여 합성하였다. X-선회절분석 결과 모든 고용체는 단순 입방정계를 나타내며, x=0.3까지는 x값의 증가에 따라 단위세포의 부피가 감소하고, x=0.4 이후에는 급격히 증가한다. 모어염 분석에 의하여 각각의 조성에 대한 $Fe^{4-}$ 이온의 몰비($\tau$값), 산소공위의 양(y값) 및 비화학양론적 화학식을 결정하였다. TG/DTA 실험(온도범위:300~1173K) 결과 x=0.1, 0.2인 시료는 3-y값이 감소하며, 냉각시 3-y값이 거의 가역적인 증가 경향을 보였다. $x{\geq}0.3$인 시료는 가역적인 무게의 변화를 보이지 않았으며, 냉각과정에서 3-y값은 거의 2.5를 유지하였다. 상대적으로 낮은 온도범위에서 모든 시료의 전기전도도 값은 반도성 범위에서 변화하였다. 그리고 일정한 온도에서의 전도도는 x값의 증가에 따라 감소하였다. 본 훼라이트 계의 전도도 메카니즘은 혼합원자가 상태 사이의 전도성 전자의 건너뜀 모형으로 제안할 수 있을 것이다. 고온에서 각 시료의 전도성은 금속성으로 변화하였다.