混合導電性ペロブスカイト型希土類酸化物の配位設計

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希土類を含むペロブスカイト型の酸化物結晶の多くは、酸化物イオンや水素イオン等のイオン導電性あるいは電子導電性あるいは両者を併せ持つ混合導電性を示し、固体電解質材料として有用である。希土類を含むペロブスカイト型酸化物の物性は、希土類の種類、組成等により、大きく影響を受ける。しかしながら、希土類周囲の酸素配位等、結晶構造のレベルでの詳細は十分明らかにされているとは言えない。本研究では、混合導電性ペロブスカイト型酸化物の、希土類の種類や組成による周囲の酸素の配位等の状態変化を解析すると共に、種々の用途に適した固体電解質材料として望ましい物性を持つために必要な希土類の配位状態を設計することを目的とした。Aサイトを占めるイオンとBを占めるイオンの半径の差の大きいペロブスカイト型酸化物LaScO_3において、両者の中間のイオン半径を有するイオンを固溶すると、固溶したイオンは、Laに対してはBサイトを占有するのが好ましいのに対し、Scに対してはAサイトを占有する方が望まれる。そのため、このイオンの占めるサイトにランダム性が期待される。本研究では、La_<0.9>M_<0.1>Y_<0.1>Sc_<0.9>O_3組成のペロブスカイト型酸化物を、MをNdから順にイオン半径の小さくなる方向にYまで変化させながら焼成し、その構造を解析した。La_<0.9>Y_<0.2>Sc_<0.9>O_3組成の単一相が得られ、斜方晶系のGdFe O_3型ペロブスカイトであることが、XRDにより確認された。La_<0.9>Y_<0.2>Sc_<0.9>O_3において、Yは、Laに対してはBサイトを、Scに対してはAを占めることが期待される。リ-トベルト解析の結果、LaはAサイトを占め、ScはBサイトを占めるのに対し、YはAサイトとBサイトの両方を同時に占めることが証明された。