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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

권우준 (국민대학교, 국민대학교 대학원)

지도교수
김철성, 김삼진
발행연도
2013
저작권
국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2013

LiFe_(1-x)Mn_(x)PO_(4) 물질의 결정학적 및 자기적 특성 연구
권우준 물리학과 2013.01 학위논문

2012

이차전지 양극물질 Lix(Fe0.5Mn0.5)PO4의 자기적 특성 연구
권우준 ,  김두환 ,  서휘 외 4명 한국자기학회 학술연구발표회 논문개요집 2012.11 학술대회자료
LiFe0.9Mn0.1PO4 물질의 결정구조 및 뫼스바우어 분광 연구
권우준 ,  이인규 ,  이찬혁 외 2명 한국자기학회지 2012.02 학술저널

초록· 키워드

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올리빈(olivine) 구조의 LiMPO4 (M = Fe, Co, Ni, Mn) 물질은 다른 이차전지에 비해 작동 전압 및 에너지 밀도가 높을 뿐 아니라 오래 사용할 수 있어 기기의 가양화와 복합화에 따른 복잡한 요구조건을 충족시킬 수 있는 우수한 특성을 지니고 있다. 그 중에서 LiFe1-xMnxPO4 (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5) 시료들을 직접합성법으로 제조하여, 결정학적 구조와 자기적 특성을 연구하였다. 또한 리튬 이온의 화학적 방출 실험을 하여 Fe1-xMnxPO4 (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5) 시료들을 제조하여 리튬이 결핍되었을 때의 결정학적 구조와 자기적 특성을 연구하였다.
X-선 회절 측정기(X-ray diffractometer, XRD) 실험을 통하여 LiFe1-xMnxPO4 시료들과 Fe1-xMnxPO4 시료들의 결정학적 특성을 분석하였다. 모든 시료들은 Pnma 의 공간군을 갖는 orthorhombic 구조로 분석되었다. Fe 이온 자리에 Mn 을 치환할수록 격자상수와 부피는 선형적으로 증가하였고, FeO6 (MnO6) 팔면체 구조에서 하나의 Fe(Mn) 이온은 여섯 개의 산소 이온과 비대칭적인 팔면체 구조를 이루고 있었다.
온도에 따른 자화율 측정을 하기 위하여 초전도 양자 간섭계(Superconducting quantum interference device, SQUID) 와 진동 시료형 자화율 측정기(Vibrating sample magnetometer, VSM) 측정을 하였다. 모든 시료들은 닐온도(Neel Temperautre, TN) 이하에서 반강자성 거동을 보였고, 온도가 감소함에 따라 감소되던 자화 값이 spin-reorientation 온도(spin-reorientation temperature, TS) 에서 다시 증가하는 특이한 현상이 관측되었다. 시료들의 TN 와 TS 는 Mn 이 치환될수록 감소하였다.
시료들의 미시적 자기특성과 초미세 상호작용을 관찰하기 위하여 Mossbauer spectroscopy 측정을 하였다. TN 이상에서는 전기 4중극자 상호작용만이 존재하여 2개의 공명 흡수선만이 측정되었다. TN 이하 온도에서는 비대칭적인 FeO6(MnO6) 팔면체 구조에 따른 전기 4중극자 상호작용과 자기 2중극자 상호작용에 의하여, Mossbauer 스펙트럼은 비대칭적인 8-line으로 측정되었다. 시료들의 스펙트럼은 초미세자기장이 TS 이하에서 기울기가 변하면서 크게 증가하였으며, 전기 4중극자 분열치 값 또한 TS 에서 가장 큰 값을 가지며 온도가 내려감에 따라 감소하였다. 이러한 결과는 온도에 따른 자화율 측정에서 자화율 측정값 변화와 일치하였다.
이러한 실험결과들을 통하여, LiFe1-xMnxPO4 시료들과 Fe1-xMnxPO4 시료들의 결정학적 특성과 자기적 특성을 분석하였고, 비대칭적인 비대칭적인 FeO6(MnO6) 팔면체 격자 구조에 의한 결정장과 특이한 반강자성 현상을 규명하였다.

목차

제1장 서 론 1
참고문헌 3
제2장 시료 제조 및 실험 방법 4
제1절 시료 제조 4
1.1 직접합성법 (Solid-state reaction method) 4
1.2 리튬 이온의 화학적 방출 실험 (Chemical delithiation process) 6
제2절 실험 장비 7
2.1 X-선 회절 측정기 (XRD) 7
2.2 초전도 양자 간섭계 (SQUID) 9
2.3 진동시료형 자화율 측정기 (VSM) 11
2.4 Mossbauer system 13
참고문헌 17
제3장 실험 결과 및 분석 18
제1절 LiFe1-xMnxPO4 (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5) 18
1.1 LiFe1-xMnxPO4 의 결정 구조 18
1.2 LiFe1-xMnxPO4 의 자기적 특성 24
1.3 LiFe1-xMnxPO4 의 Mossbauer 분석 29
제2절 Fe1-xMnxPO4 (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5) 42
2.1 Fe1-xMnxPO4 의 결정 구조 42
2.2 Fe1-xMnxPO4 의 자기적 특성 47
2.3 Fe1-xMnxPO4 의 Mossbauer 분석 49
참고문헌 60
제4장 결 론 61

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