본성 및 외성 영역에서 Ceria 의 결함구조 및 자유전자 전도도 = Intrinsic and Extrinsic Defects and Their Itinerant Electronic Conductivity of Ceria

국문 초록 (Abstract)

CeO$_2$의 전기전도도를 300 ~ 1000${\circ}$C의 온도범위와 10$^{-5}$~ 10$^{-1}$ atm의 산소압력하에서 측정하였다. 전기전도도의 온도의존성과 산소압력 의존성을 측정하여 본 시료의 결합구조와 전기전도 메카니즘을 연구하였으며, 본 실험결과는 300 ~ 600${\circ}$C, 600 ~ 1000${\circ}$C의 두 온도영역에서 나누어 설명하였다. 각 산소 압력하에서 log ${\sigma}$ vs. 1/T의 도시로부터 얻어진 활성화에너지는 높은 온도영역에서 2.16 eV이었다. 또한 전기전도도의 산소압력의존성은 높은 온도영역에서 ${\sigma}$ ${\alpha}$PO$_2^{-1/4}$, 낮은 온도영역에서 ${\sigma}$ ${\alpha}$PO$_2^{-1/6.2}$로 각각 나타났다. 이 시료에 있어서의 주 결함은 높은 온도영역에 대하여 Ce$^{3{\cdot}}$interstitial이며, 낮은 온도영역에서는 oxygen vacancy model로 사료된다. 전기전도도의 온도 및 산소압력의존성을 고찰하였고 전기전도 메카니즘을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The electrical conductivity of CeO$_2$ has been measured in the temperature range of 300 to 1000${\circ}$C under the oxygen pressures of 10$^{-5}$ to 10$^{-1}$ atm. Plots of log ${\sigma}$ vs. 1/T at constant PO$_2$ are found to be linear with an inflection, and the activation energy obtained from the slopes appears to be 2.16 eV for the intrinsic region. The conductivity dependences on PO$_2$ at the above temperature range are closely approximated by ${\sigma}$ ${\alpha}$PO$_2^{-1/4}$ for the intrinsic and ${\sigma}$ ${\alpha}$PO$_2^{-1/6.2}$ for the extrinsic, respectively. The dominant defects in this sample are believed to be Ce$^{3{\cdot}}$ interstitial for the intrinsic and the (Vo-2e') for the extrinsic range. The interpretations of conductivity dependences on temperature and $PO_2$ are presented, and conduction mechanisms are proposed to explain the data.