電気伝導性パイロクロア型酸化物の合成と物性

导电烧绿石型氧化物的合成及物理性能

• 批准号: 01550599
• 负责人: 菅野 了次
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550599/
• 关键词: パイロクロア; 金属半導体転移; Bi_2Ru_2O_7; リ-トベルト解析; 電気伝導機構

本研究課題では金属伝導を示すBi_2Ru_2O_7と半導体であるLn_2Ru_2O_7との固溶系を合成し、電気的性質がどのように変化するかを調べた。さらにX線リ-トベルド法を用い、固溶に伴う構造変化の面からパイロクロア型酸化物の金属伝導に関する知見を得た。以下に結果をまとめる。1.パイロクロア型酸化物Bi_2Ru_2O_7のBiサイトへ希工類元素は全域で固溶し、(Bi_<2-x>Ln_x)Ru_2O_7であらわされる一連の固溶体が合成できた。2.抵抗の測定を20-300Kで行なった結果、抵抗率の室温での絶対値は固溶した希工類元素の組成の増加に伴ない増加した。また、すべての系においてX=1.2までは金属伝導を示し、X=1.4以上では半導体的挙動を示した。比較的大きなイオン半径を持つPr、Na、Smは固溶させた系ではX=1.4〜1.6の領域において、温度依存性の金属半導体転移を示すことをはじめて見出した。この転移について詳細な検討を行った結果、転移温度はLnの組成の増加に伴ない上昇すること、半導体領域においてpとT^<ー1/4>との間で直線関係を示すことがわかった。伝導は高度にド-プされた半導体でみられるバリアブルレンジ・ホッピング機構で起こっていて、金属半導体転移にはアンダ-ソンタイプの局在化現象が関与している。3.伝導機構と内部構造との関連を明らかにするために構造解析を行った。(Bi_<2-x>Nd_x)Ru_2O_7ではNdの固溶に伴ない格子がのび、RuーO距離が増大しAーO距離が減少する。イオン半径の小さなDyを固溶した(Bi_<2-x>Dy_x)Ru_2O_7系ではDyの固溶に伴ない格子が縮みRuーO距離が増加しOーA距離は減少する。つまり格子定数の増減にかかわりなくRuーO距離が増加して、相互作用が低下している金属半導体転移に影響を与える。RuO_6八面体の歪みも希工類元素の固溶に伴ない増加し、RuーOーRu相互作用の低下と対応する。以上より頂点共有で三次元的に連なったRuO_6八面体の相互作用が伝導機構に影響を与えていることが明らかになった。

This research topic is to demonstrate the synthesis of solid solution systems of Bi_2Ru_2O_7 and semiconductors, and to modulate the properties of electrons. In addition, X-ray separation method was used, and solid solution was used to study the relationship between structural transformation and metal conduction of acid-type compounds. The following is the result. 1. Bi2Ru2O7 is a solid solution of (Bi_<2-x>Ln_x) Ru2O7. 2. The results of resistance measurement at 20-300K, the absolute value of resistance at room temperature, and the increase of composition of rare earth elements X=1.2 for metal conduction and X=1.4 for semiconductor conduction Comparison of the large radius of Pr, Na, Sm and the solid solution system X=1.4 ~ 1.6 shows the temperature dependence of the metal semiconductor transition. The results of the detailed analysis of the shift temperature and the increase of the composition of the shift temperature Ln are shown in the linear relationship between the p &lt;1/4&gt; and the semiconductor field. The phenomenon of high conductivity semiconductor and metal semiconductor transition is closely related to the evolution of the semiconductor structure. 3. The relationship between the internal structure and the transmission mechanism is analyzed. (Bi Nd<2-x>_x)Ru_2O_7 is a solid solution of Nd. The lattice distance increases and the A_O distance decreases. In the system of Bi_<2-x>Dy_x and Ru_2O_7, the lattice size decreases and the Ru_O distance increases. The number of lattice constants decreases, the distance between Ru and O increases, and the interaction decreases. RuO_6 octahedral solid solution of rare earth elements increase, Ru-O-Ru interaction decrease The interaction between octahedra and conduction mechanism is influenced by the three dimensional vertex of RuO_6

项目成果

R.Kanno,Y.Takeda,O.Yamomoto: "Crystal Structure and Electrical Properties of the Ruthenate Pyrochlore,Bi_<2-x>Y_xRu_2O_7" J.Solid State Chem.

R.Kanno，Y.Takeda，O.Yamomoto：“钌酸盐烧绿石的晶体结构和电性能，Bi_<2-x>Y_xRu_2O_7”J.Solid State Chem。

R.Kanno,Y.Tkeda,O.Yamamoto: "MetalーInsulator Transition and Crystal Structure of the Pyrochlore Ruthenate,Bi_<2-x>Nd_xRu_2O_7" J.Solid State Chem.

R.Kanno、Y.Tkeda、O.Yamamoto：“烧绿石钌酸盐的金属-绝缘体转变和晶体结构，Bi_<2-x>Nd_xRu_2O_7”J.Solid State Chem。