자성반도체의 개발에 관한 연구(Ⅲ) : 카드뮴도프된 α형 산화철의 전기전도 메카니즘 = Electrical Conduction Mechanism of α-Ferric Oxide doped with cadmium

국문 초록 (Abstract)

1.2,2.5 및 5.0 mol% Cd로 dope된 α-Fe_2O_3의 전기전도도를 300~900℃ 및 10^-7~10^-1atm의 산소분압에서 각각 측정하였다. logσ를 1/T에 대하여 plot한 결과, 산소 분압이 5*10^-2 atm 보다 높은 산소분압 영역에서 외성전도도(extrinsic conductivity)가 나타났다. 550℃의 온도에서 전이점이 나타났으며 활성화에너지는 본성영역에서 1.34 eV, 외성영역에서 0.5 eV이다. 외성영역은 산소분압이 5*10^-2 atm 보다 낮은 경우, 본성영역으로 전환되었다. 따라서 산소분압이 5*10^-2 atm 보다 낮은 경우 Cd-doped α-Fe_2O_3의 전기전도도는 불순물 첨가효과에 관계없이 본성을 나타낸다. 본성에서의 결함구조는 Fe^2* 틈새이며 외성영역에서는 산소공위이다. 전기전도도 메카니즘이 두 영역에서 각각 제시되었으며 외성영역에서 전도띠 모델이 제안되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The electrical conductivities of cadmium doped α-Fe_2O_3 containing 1.2,2.5 and 5.0 mol% of cadmium were measured from 300 to 900℃ under oxygen pressures of 10^-7 to 10^-1 atmosphere. Plots of log σ vs. 10^3/T shows the extrinsic conductivity at higher oxygen pressure than 5*10^-2 atm. The transition points appear at about 550℃ and the activation energies are 1.34 eV for the intrinsic region and 0.50 eV for the extrinsic region on 5 mol% α-Fe_2O_3: Cd. The extrinsic conductivity disappears at lower oxygen partial pressures than 5*10^-2 atm and shows the intrinsic conductivity. The electrical conductivities decrease with increasing mol % of cadium doped. The predominant defect of Cd-doped α-Fe_2O_3 is believed to be Fe^2+ interstitial for the intrinsic, however, oxygen vacancy predominateㄴ for the extrinsic region. The electrical conduction mechanisms are proposed and the conduction band model is suggested for extrinsic region.