Na₂O·B₂O₃·V₂O_(5) 반도체 유리의 유전성질에 관한 연구

강재필,차유정,김영훈,홍성덕,서용문,송승기 명지대학교 자연과학연구소 2006 자연과학논문집 Vol.25 No.-

Na_(2)O·B_(2)O_(3)·V_(2)O_(5) 반도체 유리를 다양한 성분비로 제작하여 시료에 관한 유전상수와 유전손실의 주파수(0.1~100 kHz)와 온도(125~325K)의존성을 연구했다. ε_(real)과 ε_(imag)은 주파수를 증가시키면 천천히 감소했으며, ε_(img)는 유리 안에 도입되는 V_(2)O_(5) 양이 많을수록 감소함이 컸다. 유전상수와 유전손실은 온도를 증가시키면 약 300K까지는 서서히 변화하였으나 그 이상의 온도에서는 급격히 증가하였으며, 이들 유리에서 ε_(real)과 ε_(imag)의 온도의존성이 Debye형 유전이완을 따르고 있음을 보였다. The frequency (0.1~100 kHz) and temperature (125~325 K) dependent dielectric constant (ε_(real)) and dielectric loss (ε_(img)) have been investigated for the samples of various compositions in Na_(2)O·B_(2)O_(3)·V_(2)O_(5) semiconducting glasses. The ε_(real) and ε_(img) decrease slowly with increasing frequency, and the decrease of ε_(img) is sharper with the increase of V_(2)O_(5) content in the glasses. The dielectric constant and dielectric loss varies slowly with increasing temperature up to about 300 K and then the magnitude of these values increases sharply with further increase of temperature, which shows that the temperature dependence of ε_(real) and ε_(img) is Debye-type dielectric relaxation in these glasses.

Zn를 첨가한 고온초전도체 Y Pr Ba₂Cu₃O 의 Raman 분석

강재필,김성재,박현진,노태호,송승기,박영민,전인 明知大學校 自然科學硏究所 1997 자연과학논문집 Vol.15 No.-

고온초전도제 Y Pr Ba₂Cu₃O 에 Zn를 첨가(x=0.00, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20)하여 전이온도 측정, X-ray회절 실험과 Raman 실험을 하였다. Raman 측정결과 다섯 개의 시료가 일반적인 YBCO 초천도체의 Raman 스펙트럼에서 존재하는 다섯 개의 대칭활성모드(115cm¹,150cm¹.340cm¹,440cm¹,504cm¹)가 관측되었다. 이것은 Cu 와 관련된 대칭활성모드의 주파수가 모두 저주파 변위를 나타내어 Zn가 Cu(1)과 Cu(2)에 치환되었음을 의미한다. 저주파 변위 정도는 Zn에 거의 무관했으나, Raman 스펙트럼의 각 피이크의 선폭은 치환된 Zn에 의해 증가했다. 이 결과는 Zn가 Cu자리에 어느 한계 이상은 치환되지 못하고 시료 내에서 불순물상을 형성함을 나타내는 것이다. We measured transition temperature, X-ray diffraction pattern and Raman spectra of Zn added(x=0.00, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) high-T superconductor Y Pr Ba₂Cu₃O All samples have been observed five symmetric activity modes(115cm,150cm¹.340cm¹,440cm¹,504cm¹)which exist in Raman spectrum of general YBCO superconductor. This means Zn is substituted for Cu(1) and Cu(2) due to the fact that symmetric activity mode frequency related with Cu shows low-frequency shift. The degree of low-frequency shift was nearly independent on Zn but line width of Raman spectra peaks were increased by the substituted Zn. This results shows that Zn does not be substituted for Cu-site more than limit value and formes impurity phase in the sample.

77K와 상온에서 CO(NH₂)₂의 ¹⁴N Pulsed NQR 연구

강재필,박영민,전인,김성재,최숙자,박현진,송승기,서용문 명지대학교 자연과학연구소 1996 자연과학논문집 Vol.13 No.-

77K와 상온에서 CO(NH₂)₂분말 시료의 ??N Pulsed NQR실험을 하여 위와 아래 공명 진동수, 핵 사중극 결합상수, 비대칭 인자, 스핀-스핀 완화시간, 결정 격자 진동에서의 평균 비틀림 진동수, 진동자의 관성 모먼트 등을 구하였다. 공명 진동수의 온도 의존성은 전형적인 Bayer이론의 격자 진동에 의한 주파수 변화를 보였다. Bayer-Kushida이론의 고온근사식을 실험값에 적용하여 OK에서 공명 진동수 ν??와 ν??를 구했으며, 77K와 상온에서의 스핀-스핀 완화시간 T₂를 관측했다. 상온에서 T₂의 감소는 결정 내의 reorientation motion과 관련이 있을 것으로 보인다. Upper and lower resonance frequencies, nuclear quadrupole coupling constants, asymmetry parameters, spin-spin relaxation time, average torsional frequency in the crystal lattice motion and moment of inertia in the oscillator are found for CO(NH₂)₂powder sample by using ??N Pulsed NQR(Nuclear Quadrupole Resonance) technique at 77K and room temperature. Temperature dependence of resonance frequencies showed frequency variation in agreement with the typical Bayer's theory in lattice motion. Resonance frequencies ν?? and ν?? at OK were obtained by fitting the high temperature approximation of Bayer-Kushida theory to the experimental data and spin-spin relaxation time (T₂) was observed at 77K and room temperature. Decrease of T₂at room temperature was explained by the effect of reorientational motion in the crystal lattice.

Polaron Hopping in the K_(2)O · B_(2)O_(3) · V_(2)O_(5) Glasses

차유정,강재필,홍성덕,김복수,김영훈,서용문,송승기 명지대학교 자연과학연구소 2005 자연과학논문집 Vol.24 No.-

K_(2)O · B_(2)O_(3) · V_(2)O_(5) 계 유리의 조성비에 따른 밀도, 굴절율, 전이온도, 천이금속이온비율 등과 직류 전기 성질을 100~450K 온도영역에서 연구하였다. 실험결과를 비정질 반도체에 관한 전기전도에 대한 이론 모델을 이용하여 분석하였다. 고온 영역에서는 직류전도도의 온도 의존성을 Mott의 포논-도움껑충뛰기 전도모델로 분석할 수 있었다. 활성화에너지는 0.28~0.33 eV로 시료내 V_(2)O_(5) 의 양이 증가할수록 감소하는 경향을 보인다. 저온 영역에서 직류 전기전도도는 Mott의 가변거리 껑충뛰기(variable-range hopping)전기전도도와 잘 일치하며, N(E_(F))값은 국지화 상태에서와 같다. The dc conductivity of K_(2)O-B_(2)O_(3)-V_(2)O_(5) glasses has been investigated in the temperature range 100~450K and physical parameters such as density, refractive indices, glass transition temperature and fraction of reduced transition-metal ion, were observed for various compositions. The experimental results are analyzed with reference to theoretical models proposed for electrical conduction in amorphous semiconductors. The analysis shows that at high temperature region the temperature dependence of the dc conductivity is consistent with Mott's model of phonon-assisted hopping of small polarons. The values of activation energy are 0.28~0.33 eV and decrease with increasing V_(2)O_(5) content in the sample. The lowtemperature dc conductivity data can be well fitted to Mott's variable-range hopping conductivity and the values of N(E_(F)) are also reasonable for localized states.

V2O5-B2O3-Al2O3 유리의 V4+ 이온에 관한 EPR 연구

김영훈,강재필,서용문,최덕,송승기,노태호 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.10

Electron paramagnetic resonance spectra of V4+ ions in V2O5-B2O3-Al2O3 glasses have been observed in the X-band (9.4~GHz) at room temperature. The spin Hamiltonian parameters g||, g⊥, A|| and A⊥, the hyperfine coupling parameter P and the Fermi contact interaction parameter K have been determined from the experimental data. The spectra could be analyzed further by assuming that the local V4+ion constituents existed as a complex of VO2+rather than V4+ion , because of the strong vanadium-oxygen coupling in octahedral coordination with a tetragonal compression. This resulted in a C4V symmetry of the overall crystal symmetry. With increasing Al2O3 content compared to that of B2O3(x) for a fixed V2O5toB2O3 ratio (y) at y = 0.1, 0.5and 0.8, the octahedral symmetry was reduced at the V4+ ion site with a simultaneous increase in the tetragonal feature of the V4+O6 complex. The observed spectra also showed that the covalency in the V4+- oxygen ligand becames stronger. With increasing the ratio of y from 0.1 up to 0.5, while maintaining the x ratio fixed at a value of x = 0.05 on 0.1, the tetragonality of the local site of the V4+O6 complex was reduced. However,above y = 0.5 the tetragonal feature became stronger again with increasing the ratio of y from y = 0.5 to 0.8. V2O5-B2O3-Al2O3유리의 V4+이온에 관한 EPR스펙트럼을상온에서 X-밴드(9.4 GHz)를 이용하여 실험했다. 스핀 하밀토니안상수g||, g⊥, A||, A⊥와 초미세 결합상수 P, 페르미접촉 상호작용 상수 K를 실험값으로부터 구했다. 스펙트럼은 V4+의국소구조가 V4+보다는 VO2+복합물로 존재하고 있는 것으로분석할 수 있었으며, 강한 바나듐-산소결합 때문에 압축된 정방형인8면체 배위를 한다. 전반적으로 결정대칭은C4V이다. B2O3에대한 V2O5 비 (y)를 0.1과 0.5, 0.8로 고정하고 B2O3에 대한Al2O3양의 비 (x)를 증가시키면 V4+ 이온 자리의 8면체 대칭은감소하고, V4+O6 복합물의 정방성은 증가한다. 또한 관측된스펙트럼은 V4+- 산소리간드의 공유성이 증가하는 것으로 보였다. x 를 0.05와 0.1에서 고정하고 y를 0.1에서 0.5로 증가시키면 V4+O6복합물의 국소자리 주위의 정방성은 감소한다. 그러나 y = 0.5이상에서는 0.5에서 0.8로 증가함에 따라 정방성이 강해졌다.

^(7)Li, ^(87)Rb과 ^(27)Al NMR을 이용한 (K_(1-x)Li_(x))_(2)SnCl_(6), (K_(1-x)Rb_(x))_(2)SnCl_(6)와 K_(2)SnCl_(6):Al^(3+)의 상전이 근처에서의 결정 동력학 연구

김복수,김영훈,강재필,백아영,차유정,김민경,서용문,송승기 명지대학교 자연과학연구소 2004 자연과학논문집 Vol.23 No.-

K_(2)SnCl_(6)는 antifluoride계에 속하는 결정으로서 K_(2)SnCl_(6)에 Li^(+)를 첨가하여 ^(7)Li 핵자기공명(NMR)을 측정하여 동형(isomorphic) 혼합결정(K_(1-x)Rb_(x))_(2)SnCl_(6)와 비동형(nonisomorphic) 혼합결정 K_(2)SnCl_(6):Al^(3+)에서의 핵자기공명(NMR), ^(87)Rb NMR과 ^(27)Al NMR의 측정값과 비교하였다. Rb^(+) 이온은 K_(2)SnCl_(6)의 K^(+)이온을 대신해 동형 결정을 이루며, Al^(3+)이온은 Sn^(4+)이온을 대치하면서 비동형 결정을 이루는데 Li^(+)이온 또한 K^(+)이온을 대신하는 동형 혼합결정과 유사한 결과 값을 얻을 수 있었다. 이 연구 결과는 종래의 Cl-NQR 연구 결과와 비교함으로서 K_(2)SnCl_(6)의 동력학적 특성과 구조 상전이 근처에서의 임계현상을 새로운 관점에서 볼 수 있는 가능성을 보여주었다. ^(7)Li, ^(87)Rb and ^(27)Al NMR have been investigated in the isomorphic and nonisomorphic impurity doped crystals (K_(1-x)Li_(x))_(2)SnCl_(6), (K_(1-x)Rb_(x))_(2)SnCl_(6) and K_(2)SnCl_(6):Al^(3+) as a supplementary to the previous Cl NQR studies in these crystals. The results yielded that the features of NMR spectra for both types of crystals are roughly in line with the systematic trends shown in the Cl NQR in these crystals, though the outstanding characteristics exhibited in the Cl NQR become in the case of the NMR of the doped impurities in crystals somewhat weakend. This is due to the degradation of the role of the local field from the main hamiltonian in NQR to the subsidiary in NMR. Each NMR result of the iso/nonisomorphic crystals has been analyzed in terms of the 'impurity induced dynamic lattice defects' for K_(2)SnCl_(6):Al^(3+) and the 'static primary impurity effects' for (K_(1-x)Rb_(x))_(2)SnCl_(6) and (K_(1-x)Li_(x))_(2)SnCl_(6) respectlvely.

NaNO₂의 N 핵사중극 공명 연구

박영민,송승기,강재필,서용문 명지대학교 자연과학연구소 1995 자연과학논문집 Vol.12 No.-

펄스형 핵사중극 공명장치(Pulsed system)를 이용하여 상온에서 NaNO? 분말시료의 위와 아래 공명진동수, 핵사중극 결합상수, 비대칭인자와 스핀-스핀완화시간을 구하였다. FID공명선으로부터 구한 값은 υ+=4.6354 NHz/ υ-=3.5983 MHz, e?qQ/h=5.4891 MHz와n=0.3779이었다. 90?,ι, 180? 펄스연속(spin-echo 신호)과 r를 변화시켜 얻은 진폭을 이용하여 스핀 -스핀 완화시간 T2를 측정하였다. 이결과 υ(T?)=2.50ms, υ-(T?)=2.17ms임을 보였다. Measurements of the upper and lower resonance freqency, quadrupole coupling constant, asymmetry parameter and spin-spin relaxation time are reported for NaNO? powder sample by using the pulsed NQR system at room temperature.From FID line-shapes, we obtained υ=4.6354 MHz, υ=3.5983 MHz, e?qQ/h=5.4891 MHz and η=0.3779. The spin-spin relaxation time T? was maesured using a 90?,ι, 180? pulsed sequanco (spin-echo signals) and varying τwhile measuring the amplitude of the echo. The result showed υ+(T?) =2.50 ms and υ+(T?) =2.17ms.

EPR Investigation of V<SUP>4+</SUP> Ions in GeO<SUB>2</SUB>-B<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-V<SUB>2</SUB>O<SUB>5</SUB> Glasses and Polycrystalline Compounds

김영훈,노태호,강재필,홍성덕,최덕,송승기 한국물리학회 2013 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.62 No.6

The compositional dependence of the local structure of V<SUP>4+ </SUP>ions in xGeO<SUB>2</SUB>-B<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-yV<SUB>2</SUB>O<SUB>5 </SUB>(x = GeO<SUB>2 </SUB>mol%/B<SUB>2</SUB>O<SUB>3 </SUB>mol% and y = V<SUB>2</SUB>O<SUB>5 </SUB>mol%/B<SUB>2</SUB>O<SUB>3 </SUB>mol%) glasses and polycrystalline compounds has been studied using X-band (<SUB>0 </SUB>≈ 9.430 GHz) EPR spectrometer at room temperature. Spin Hamiltonian parameters, hyperfine coupling parameter P and Fermi contact interaction parameter K have been determined from the experimental data. The spectra of both glasses and polycrystalline compounds could be analyzed by assuming that the local structure of V<SUP>4+ </SUP>ions is present as a complex of VO<SUP>2+ </SUP>in octahedral coordination with a tetragonal compression. In xGeO<SUB>2</SUB>-B<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-yV<SUB>2</SUB>O<SUB>5 </SUB>glasses, with increasing x in the range of 0.25 ± x ± 0.7 at constant y = 0.5 and 1.0, the nature of octahedral symmetry around V<SUP>4+ </SUP>ions decreases and the tetragonality along V<SUP>4+</SUP>- oxygen increases, while the expansion of 3d<SUB>xy</SUB> orbit of magnetic electron and the covalency of V<SUP>4+</SUP>-O bonds increase. With increasing x in the region of 0.7 < x ≤ 1.5 , the variation of those characteristics occurs slightly. The nature of octahedral symmetry for the glasses in y = 1.0 series is more increasing than that for the samples in y = 0.5 series, while the expansion of 3d<SUB>xy</SUB> orbit is more decreasing orbit of spin electron expands. With an increase in y = 0.5 to 1.0 at constant x = 0.5, the octahedral symmetry around V<SUP>4+ </SUP>ion increases and the expansion of 3d<SUB>xy</SUB> orbit decreases.

칼슘과 아연으로 치환된 Y0.8 Pr0.₂ Ba₂ Cu₃ O7_δ 의 전기 및 자기적 성질에 관한 연구

김성재,전인,박영민,강재필,노태호,박현진,최숙자,송승기 명지대학교 자연과학연구소 1996 자연과학논문집 Vol.14 No.-

전이온도가 72K인 고온초전도체 Y?P?B?Cu?O?에서 초전도성을 감소시키는 Pr원소자리에 Ca과 Zn를 적당히 치환시켜 자기적 성질을 연구하였다. 초전도 전이온도(Tc)는 Ca이 치환된 시료의 경우 80~85k의 범위에서 측정되었으며, Zn가 치환된 경우에는 35~49K의 값을 보였다. 비저항의 온도 변화로부터 결정된 전기적 전이온도는 온도에 대한 자기모우먼트으 변화에서 구한 자기적 전이온도와 비슷한 값을 보였다. 자기이력곡선으로부터 Bean의 모델을 이용하여 Hcl(저임계자기장), Hc?(고임계자기장), 반자성정도, 임계전류밀도를 측정하였다. 이러한 성질들은 시료 내에 Ca의 치환량이 많아질수록 증가하였으며, Zn가 많아질수록 급격히 감소하였다. 특히 임계전류밀도는 x=0.0인 시료는 1.60x10?A/㎠이었으며 Ca이 치환된 시료는 1.30~1.98x10? A/㎠, Zn가 첨가된 시료는 3.5x10?~1.3x10?A/㎠의 값으로 계산되었다. 이것은 시료 내에서 Ca은 초전도성을 증가시키고, Zn는 초전도성을 감소시키는 것을 의미한다. We have studied magnetic properties as a appropriate substitute of Ca and Zn element for Prelement which reduces superconducting properties in the high-temperature superconductor Y?Pr?Ba?Cu?O? of transition temperature 72K. When Ca is put into, the critical temperature(Tc)showed the value of measurement at the range of 80~85K while for Zn the Tc had the range of 35~49K. The electric critical temperature determined by the temperature dependence of resistivity had a similar data to the magnetic field), Hc?(high critical magnetic field), diamagnetic ratio and critical current density have observed by Bean's model from the magnetic hysterisis curve. These properties were increased with adding Ca and abruptly decreased with adding Zn in the samples. Especially, the critical current density of x=0.0 sample was calculated at 1.60x10?A/㎠ and those of the other Ca-added samples at the range of 1.30~1.98xA/㎠and those of Zn-added samples at the range of 3.50x10?~1.30x10?A/㎠. These mean that Ca increases supercondecting properties in the sample and Zn element decreases them.

고온 초전도체 Y Pr Zn Ba₂Cu₃O의 자기적 성질

김성재,박영민,노태호,전인,강재필,송승기 명지대학교 자연과학연구소 1995 자연과학논문집 Vol.12 No.-

전이 온도가 72K인 Y?Pr?-Zn?Ba?Cu?O?고온 초전도체에 초전도성을 약화시키는 Pr 원소와 Zn를 적절한 비율로 치환하여 자기적 특성을 연구하였다. Zn가 첨가되었을 때의 임계온도(전이온도)는 35~ 44K의 값을 나타내었다. 온도에 대한 비저항의 측정으로 구한 전기적 임계온도와 온도 대 자기 모우먼트 측정으로 구한 자기적 임계온도 값은 거의 비슷했다. 자기이력 곡선으로부터 H?(저임계자기장), H?(고임계자기장)와 반자성 정도를 구했으며, Bean의 모델을 이용하여 임계전류밀도를 구하였다.이러한 자기적 성질들은 시료에 Zn가 첨가되자 급격히 감소되었다. 임계전류밀도의 경우 x=0.0인 시료가 1.6x 10?A/㎠으로 계산되었고, Zn가 첨가된 다른 시료의 임게전류밀도는 3.5x10?~1.3x10?A/㎠범위의 값을 나타내었다. 이것은 시료내에서 Znr가 초전도성을 급격하게 감소시킴을 의미한다. We have studied magnetic property as a substitute appropriate propertation of Zn element for Pr element which reduces superconducting property in high-temperature superconductor Y?Pr??Zn?Ba?Cu?O?? of transition temperature 72K, When Zn is put into it, critical temperature showed the value of measurement at th range of 35 ~44K. The electric critical temperature determinded by the temperature dependence of resistivity had a similar data to the magnetic citical temperature determinded by the temperature dependence of at the range of 35 ~ 44K. The electric critical temperature determined by the temperature dependence of resistivity had a similar data to the magnetic critical temperature determined by the temperature vs. magnetic moment. H?(critical low mgnetic field ), H?(critical high magnetic field), diamagnetic ratio and critical current density calulated by Bean's model from the magnetic hysterisis curve. These properties were abruptly decreased with adding Zn in the samples, Especially , the critical current desity of x=0.0 sample was calculated at 1/6x 10?A/㎠.These mean that Zn in the sample decreases superconduting properties in the sample.