Fe 2 O 3 õ u § Y 8 È X ¢ xFe 2 O 3 ·(20−x)K 2 O·80B 2 O 3 ¥P ô p §8 ý ¹ ÅM ¹ Åy ¢ õ m Í º
~ ç
¡ ø ¶ B¬ £ · »g ` @?
z @ / < Æ § Ó ü t o §¹ ¢ ¤ õ , F g Å Ò 500-757
' Ö <) ç + Ö < ∗
z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , F g Å Ò 500-757 (2007¸ 11 Z 4 9{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
Fe
2O
3\ ¦ è| ¾ Ó ' ô Ç 3$ í ì r xFe
2O
3·(20−x)K
2O·80B
2O
3(x = 0.0 ∼ 5.0 mole%) Ä »o [ þ t` ¦ ] j
% i . Ä »o [ þ t \ @ /K f À Ó l ¸ ¸, Ö ¸$ í o \ -t , â ¸, Õ ªo ¦ Ï ã J] X Ò ¦` ¦ ¸ # Ä »o [ þ t _
l ¸ l ½ ¨ (mechanism)ü < Ä »o ½ ¨ ¸ o\ ¦ ¸ % i . Fe
2O
3 ª _ 7 £ x \ f À Ó l ¸
¸ H y è % i Ü ¼ 9, Ö ¸$ í o \ -t H x = 2.5 mole% \ " f 1.23 eV_ þ j@ /° ú כ` ¦ % 3 % 3 . f À Ó l
¸ ¸_ o H l ¸ l ½ ¨, Õ ªo ¦ Ö ¸$ í o \ -t H K
+ ª s : r[ þ t _ Ä »1 l x$ í s $ í ì r q \ Ø
Ôl M :ë H כ Ü ¼ Ð z ¤ . â ¸_ y èü < 7 £ x H Fe
2O
3+ þ A$ í l ½ ¨\ É r Ä »o } © 3 l q ½ ¨ ¸ ? /\ " f + þ
A$ í ÷ &# Q BO
4é ß 0 AÃ º_ y è, Õ ªo ¦ ^ é ß 0 A BO
4(BO
3)-FeO
4é ß 0 A Ã º_ 7 £ x \ _ > r % i
. Õ ªo ¦ Ï ã J] X Ò ¦ _ o H Z } É r ì rF GÒ ¦ (polarizability)` ¦ ° ú H Fe
3+ ª s : r _ à ºü < Ä »o } © 3 l q ½ ¨ ¸ _
] t  Òx (molar volume)\ ¦ 7 £ x r v H FeO
4é ß 0 A½ ¨ ¸[ þ t _ + þ A$ í \ _ > r % i .
PACS numbers: 72.15.Cz
Keywords: l ¸ ¸, Ö ¸$ í o \ -t , â ¸, Ï ã J] X Ò ¦
I. " e  ] Ø
Ä
»o | 9 _ } © 3 l q ½ ¨ ¸ (network) ? /\ " f s : r ¸ & ³ ©
\
' a ô Ç ½ ¨ H é ß o | 9 " f\ ¦ ° ú H Ä »o | 9 _ ½ ¨ ¸& h : £ ¤
$ í
\ l # ´ ú § É r ½ ¨ Ã º' ÷ &# Q& [1–3]. : £ ¤ y , í ß
oÓ ü t Ä »o | 9 É r } © 3 l q ½ ¨ ¸ Ã ºd ] j (modifier; · ú º ú o x 9 · ú º
ú
o ÐÀ Ó í ß oÓ ü t 1 p x) ü < } © 3 l q ½ ¨ ¸ + þ A$ í ] j (former; B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 1 p x) Ð ½ ¨$ í ÷ & 9, ' ) a } © 3 l q ½ ¨ ¸ Ã ºd ] j_
ª \ Ä »o | 9 _ ½ ¨ ¸\ ¦ or v 9 [4], s ª s : r [
þ
t É r Ä »o > \ " f Å Òכ ¹ î r ì ø Í _ % i ½ + É` ¦ Ã º' ô Ç [5, 6]. s ü < ° ú s Ä »o | 9 _ l & h $ í | 9 \ ' a ô Ç ½ ¨ H s
: r î r1 l x _ ' a& h \ " f à º' ÷ &% 3 t ë ß , þ j H \ H s : r î r 1
l
x` ¦ Ä »o } © 3 l q ½ ¨ ¸ü < ' a t # Q ì r$ 3 H ½ ¨ ¸ Ö ¸ µ 1 Ï y
' ÷ & ¦ e [7,8]. Õ ª Q Ä »o | 9 _ l ¸ & ³ © [
þ
t × æ 1 l q: £ ¤ ô Ç q + þ A ´ òõ \ ' a ô Ç ½ ¨ H { 9 Â Ò ' ÷ & ¦ e
[9]. : £ ¤ y , ;s F K5 Å q` ¦ í < Êô Ç Ä »o | 9 _ l ¸
H F K5 Å q s : r[ þ t _ ± ú É r ¨ î + þ A © I \ " f Z } É r ¨ î + þ A © I Ð_
¸ (electron hopping)\ _ ô Ç כ Ü ¼ Ð · ú 94 R e [10,11]. s ü < ° ú s ;s F K5 Å q` ¦ í < Ê H Ä »o [ þ t _ l
∗
E-mail: [email protected]
&
h
$ í | 9 \ ' a ô Ç ½ ¨ % i r Ö ¸ µ 1 Ïy ' ÷ & ¦ e Ü ¼ 9, '
H ;s F K5 Å q \ l ¸ ´ òõ Ø Ô> K $ 3 ÷ &
#
Q& [12]. Õ ª Q Fe 2 O 3 \ ¦ í < Ê H Ä »o [ þ t _ ½ ¨ H '
÷ & H Fe 2 O 3 ª \ } © 3 l q ½ ¨ ¸ Ã ºd ] jü < + þ A$ í ] j_
%
i ½ + É Ð" f +3ü < +2_ + þ AI Ð > r F < ÊÜ ¼ Ð" f Ä »o [ þ t _
7 á x À Ó x 9 Fe 2 O 3 ª \ ½ ¨ ¸ x 9 l & h $ í | 9 _
o\ É r K $ 3 _ # Q 9¹ ¡ § Ü ¼ Ð { 9  Òë ß ½ ¨÷ &# Qt ¦ e
[13,14]. Õ ª QÙ ¼ Ð : r ½ ¨\ " f H ¸ ú · ú 9 Ô æ è 4C 0
A é ß 0 A½ ¨ ¸ü < 3C 0 A é ß 0 A½ ¨ ¸_ q 1:4 s 9 [4], Ä » o
+ þ A$ í s 6 x s ô Ç 20K 2 O·80B 2 O 3 Ä »o \ l ¸ ¸
Ä
ºÃ ºô Ç Fe 2 O 3 \ ¦ ' ô Ç Ä »o [ þ t _ 4 ¤ è e x ~ Û ¼ü < l
¸ ¸ 1 p x õ ° ú É r l & h $ í | 9 ` ¦ 8 £ ¤& ñ # · ú º ú o ª s
: r _ © o î r1 l x \ K { © ÷ & H l ¸ l ½ ¨\ ¦ ì r$ 3
#
Ä »o [ þ t _ $ í ì r \ É r Fe 2 O 3 _ % i ½ + É` ¦ µ 1 ß) Ð ¤Ü ¼ 9, â ¸ü < Ï ã J] X Ò ¦` ¦ 8 £ ¤& ñ # Fe 2 O 3 % i ½ + É\ @ /ô Ç Ä »o [
þ
t _ ½ ¨ ¸ o ¸ < Êa ¸ % i .
II. ÷ m Ç ] M ö
3$ í ì r xFe 2 O 3 ·(20−x)K 2 O·80B 2 O 3 (x = 0.0 ∼ 5.0
mole%) 11 > h_ Ä »o [ þ t` ¦ ] j l 0 AK y y _ r _
-457-
ª ` ¦ l ;g A` ¦ s 6 x # 10 −4 g t & ñ S X y ¨ î | ¾ Ó
%
i . ¨ î | ¾ Ó ) a r [ þ t` ¦ ¸ ú [ O # Q Ñ þ F K ¸m \ V , ¦ 1150
◦ C _ siliconite l Ð î ß \ " f l í ¢ - a y ] j | ¨ c M :
t 2 r ç ß 1 l x î ß ¸ ú 6 xÖ 6 x r ( . ¸ ú 6 xÖ 6 x ) a Ó o © ` ¦ S !
1 l x ó ø Í 0 A\ Ô © ¦ É r S ! 1 l x^ ¦2 ¤ Ü ¼ Ð 5 Å q y W = # Q / å LÏ r
& Ä »o r « Ñ[ þ t` ¦ ] j % i . ] j ) a Ä »o [ þ t É r Fe 2 O 3 mole%7 £ x \ È Ò" î , ¸ê ø ÍÒ o\ " f ° ú Ò oÜ ¼ Ð o÷ &% 3
. Ä »o [ þ t É r bulk Ð ] j % i Ü ¼ 9, / å LÍ t r Ä »o r « Ñ ? / Â
Ò\ Ò q t| 6 £ x§ 4 ` ¦ ] j l 0 A # 72 r ç ß 1 l x î ß 200 ◦ C _
l ¸ É r \ " f \ P % o % i ¦, â ¸ü < Ï ã J] X Ò ¦ 8 £ ¤& ñ 6 x r
«
Ñ[ þ t É r f â 10 mm, ¿ ºa 1 mm ÷ & ¸2 ¤ í (No. 320
∼ 1500)\ ¦ 6 x # l 2 £ § ì r 0 Al \ " f Ê ê, Buchler ]
j¾ ¡ § ;õ · ú À Òp ³ o u ì r ´ ú (micro polish 0.1 µAlpha)` ¦
6 x # p [ j % i . Õ ªo ¦ l & h $ í | 9 8 £ ¤& ñ 6 x r
« Ñ H 1 l x{ 9 r « Ñ Ð" f 0 A ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # ¿ ºa
0.5 mm ÷ & ¸2 ¤ F % i . s X O > % 3 # Q ¸ H r
«
Ñ[ þ t _ & ñ $ í # Â Ò\ ¦ S X l 0 A # X− r] X z ´+ « >
`
¦ : x # Ä »o | 9 e ` ¦ S X % i .
l & h $ í | 9 ` ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 A # Ä »o r « Ñ_ ô ÇA á ¤
É
r \ Õ ªo ¦ ì ø Í@ / É r mask\ ¦ 6 x # F G` ¦ + þ A
$ í
¦, guard-ring` ¦ ë ß [ þ t # Q" f 3− F G` ¦ silver paste\ ¦
¸ í # ë ß [ þ t% 3 . l 6 x | ¾ Ó Cü < < Hz ´ D ° ú כ` ¦ LF- Impedance Analyzer (HP 4192A)\ ¦ 6 x # 5 Hz ∼ 13 MHz _ Å Ò Ã º x 9 433 K ∼ 573 K_ : r ¸\ 8 £ ¤& ñ
%
i . % 3 # Q ° ú כ[ þ t` ¦ s 6 x # 4 ¤ è e x ~ Û ¼ü < 4 ¤ è Ä »
Ö ¦ [ þ t` ¦ > í ß # l ¸ ì r$ 3 \ s 6 x % i .
â
¸ H Vicker’s indenter\ ¦ ° ú H Zwick 3270 p [ j â ¸ 8
£ ¤& ñ l \ ¦ 6 x # 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, r « Ñ ³ ð _ s Ó ü t| 9
`
¦ ] j l 0 A # 10 % HF Ã º6 xÓ o\ 30 í 1 l x î ß { H +
' ¸ H r « Ñ\ @ /K × æ É r 4.9 N õ × æ r ç ß É r 30 í
Ð ¦& ñ % i Ü ¼ 9, y r « Ñ 200C & ³p â Ü ¼ Ð ¥& h (indentation)` ¦ 10 rm © : r \ " f 8 £ ¤& ñ # ¨ î ç H ° ú כ` ¦ % 3
%
3 . Õ ªo ¦ Ï ã J] X Ò ¦ É r ¸m ' ) a Abbe Ï ã J] X > (Model 60/ED) \ 430 nm,527 nm, Õ ªo ¦ 687 nm_
© ` ¦ ° ú H F g` ¦ s 6 x # © : r \ " f 10 rm 8 £ ¤& ñ # ¨ î ç
H ° ú כ` ¦ s 6 x % i .
III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý
3$ í ì r xFe 2 O 3 ·(20−x)K 2 O·80B 2 O 3 (x = 0.0 ∼ 5.0 mole%) Ä »o r « Ñ[ þ t _ f À Ó l ¸ ¸ (σ dc ) H 6 £ § d
`
¦ s 6 x # ½ ¨ % i [15].
σ dc = 1 R b
d
A (1)
Fig. 1. Complex impedance plot of 2.5Fe 2 O 3 ·17.5K 2 O
·80.0B 2 O 3 glass at 553 K.
#
l " f, R b H r « Ñ_ bulk $ ½ Ó, A H F G _ & h Õ ªo
¦ d H F G s _ ç ß (r « Ñ_ ¿ ºa ) s . 4 ¤ è e x
~
Û ¼ Z ∗ ÐÂ Ò' d (1)_ R b \ ¦ ½ ¨ % i Ü ¼ 9, Z ∗ ü < 4 ¤ è Ä »
Ö ¦ ε ∗ ü < H 6 £ § õ ° ú É r ' a > \ ¦ ° ú H [16].
Z ∗ = Z 0 − jZ 00 = 1
jωC 0 ε ∗ (2)
#
l " f, C 0 H / B N × æ \ " f_ l 6 x | ¾ Ó Õ ªo ¦ ω H y
1 l x à ºs . Fig. 1 É r 553 K \ " f x = 2.5 mole% Ä »o _ R b \ ¦ % 3 l 0 Aô Ç 4 ¤ è e x ~ Û ¼ ³ ð & ³Ü ¼ Ð + þ A& h + þ AI
\
¦ ° ú ¦ e . Å Ò Ã º o\ @ / # 4 ¤ è e x ~ Û ¼ H _
ì ø Í" é ¶` ¦ s À Ò ¦ e % 3 . ' Í P : ì ø Í" é ¶ \ " f z ´Ã º e x ~ Û
¼ » ¡ ¤ õ ë ß H t & h _ ° ú כs R b \ K { © ÷ & 9, s Ð ± ú É r Å
Ò Ã º\ " f H ° ú כ É r F G õ r « Ñ s _ >
\ _ ô Ç כ s . s ü < ° ú É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð : r ¸\ ¦ ² ú o #
½
¨ô Ç Ä »o [ þ t _ R b \ ¦ d (1) ÐÂ Ò' ½ ¨ô Ç f À Ó l ¸ ¸
\
¦ : r ¸ (1000/T) o\ @ / # Fig. 2\ Í Ç x . : r
¸ 7 £ x \ @ / # f À Ó l ¸ ¸ H ¸ H Ä »o [ þ t \ " f 7
£
x % i Ü ¼ 9, Fe 2 O 3 mole% 7 £ x \ @ / # ^ & h Ü ¼ Ð y
è % i . ì r$ 3 _ ¼ # _ \ ¦ 0 A # Fe 2 O 3 mole% o\
@
/ # 453 K, 513 K Õ ªo ¦ 573 K\ " f f À Ó l ¸ ¸
\
¦ Fig. 3 \ r ³ ð & ³ % i . Fe 2 O 3 mole% 7 £ x \ @ /
#
¸ H : r ¸\ " f f À Ó l ¸ ¸ H x = 2.5 mole% t
H ß ¼> y è % i Ü ¼ 9, Õ ª s © _ % ò % i \ " f H p è
>
y è % i . Fe 2 O 3 \ ¦ < ÊÄ » H Ä »o [ þ t _ l ¸ :
£ ¤$ í \ " f º ú µ ¢ § í ß oÓ ü t õ ^ o = í ß oÓ ü t _ q \ ª s : r [
þ
t s D ¥ ½ + Ë÷ & " f é ß { 9 ª s : r Ä »o [ þ t \ q # l
¸ ¸ s \ ¦ Ð# Å Ò H כ É r Ä »o | 9 ? /\ " f ª s : r _ 7
á
x À Ó 2 £ § Ü ¼ Ð H î r ì ø Í _ ì r í ² ú ç
H| 9 $ í _ s Ð [ O " î 7 £ ¤, ª s : r _ ß ¼l ç H{ 9 ô Ç é ß { 9
ª s : r Ä »o Ð D ¥ ½ + Ë ª s : r Ä »o [ þ t _ s : r ç H| 9 $ í s
&
h Ü ¼Ù ¼ Ð Õ ª õ s : r ¦° ú % ò % i _ + þ A$ í s 6 x s H Doi [17] _ ½ ¨ õ ü < { 9 u ¦ e . : r ½ ¨\ " f Ä »o [
þ
t _ l ¸ : £ ¤$ í É r º ú µ ¢ § í ß oÓ ü t õ ^ o = í ß oÓ ü t _ q \
Fe 2 O 3 mole% ª s & h ` ¦ M :\ H Å Ò Ð s : r ¸ Õ ª o
¦ ª s ´ ú §` ¦ M :\ H Å Ò Ð ¸ Ð Õ ª l ½ ¨ ô Ç
. 7 £ ¤, x = 2.5 mole% t H Fe 2 O 3 Ä »o } © 3 l q ½ ¨ ¸_ Ã
ºd ] j Ð 6 x # É r Fe 3+ Ð > r F # s ª s : r
Ð s : r ì ø Í â s ¦ Ä »1 l x$ í s H K + ª s : r s l
¸_ × æ כ ¹ô Ç î r ì ø Í Ð % i ½ + É` ¦ Ã º' < ÊÜ ¼ Ð" f s : r ¸_ î
r ì ø Í Ã º_ y è Ð # l ¸ ¸ H y è÷ &# Qt ¦, K + ª s : r \ _ ô Ç Z } É r s : r ¸ü < Fe 3+ +e − \ _ ô Ç ± ú
É
r ¸ l ½ ¨ í < Ê ) a כ Ü ¼ Ð K $ 3 ÷ &# Q . Õ ªo
¦ x = 2.5 mole% s © \ " f H Fe 2 O 3 Ä »o } © 3 l q ½ ¨ ¸ + þ
A$ í ] j Ð 6 x # É r Fe 2+ Ð > r F # , K + ª s : r
Ð Z } É r l ¸ ¸\ ¦ ° ú H כ \ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ f À Ó
¸ ¸ H > y è H כ É r Fe 2 O 3 FeO 4 é ß 0 A½ ¨ ¸\ ¦ + þ
A$ í " f tetraborate é ß 0 A½ ¨ ¸ (x = 0.0 Ä »o ) Ô æ è }
© 3 l q ½ ¨ ¸_ o\ l ) a כ Ü ¼ Ð, s % ò % i \ " f H K +
ª s : r \ _ ô Ç s : r ¸ l ½ ¨\ _ ô Ç ¸ Ð K $ 3 ÷ &# Q
.
Fig. 4 H Fe 2 O 3 mole% o\ @ /ô Ç Ä »o [ þ t _ Ö ¸$ í o
\
-t \ ¦ Í Ç xÜ ¼ 9, Fig. 2\ " f f _ l Ö ¦ l ÐÂ Ò'
6 £ § õ ° ú É r Arrhenius d ` ¦ s 6 x # ½ ¨ % i .
σ = σ 0 exp(− E a
kT ) (3)
#
l " f σ 0 H pre-expotential , k H Boltzmann © Ã
º, Õ ªo ¦ T H ] X @ / : r ¸s . s ü < ° ú s % 3 # Q Ö ¸$ í
o \ -t H x = 0.0 mole% â Ä º 0.94 eV\ " f x = 2.5 mole% â Ä º 1.23 eV t 7 £ x ÷ &# Q& Ü ¼ 9, Õ ª s
© _ % ò % i \ " f H y è÷ &# Q& . s ü < ° ú É r õ H Ä »o }
© 3 l q ½ ¨ ¸ ? /\ " f_ ª s : r _ î r1 l x s hopping ¢ ¸ H s 1 l x (migration) \ _ ô Ç s : r ¸_ î r ì ø Í K + _ ª s : r
D ¥ ½ + ËÃ º_ y è Ð Ö ¸$ í o \ -t H 7 £ x ÷ &# Qt 9, Ö ¸$ í
o \ -t y è H Õ ª s © _ % ò % i \ " f Fe 2 O 3 Ä » o
} © 3 l q ½ ¨ ¸_ + þ A$ í ] j Ð 6 x # ^ o = s : r[ þ t s º ú µ ¢ § s
: r[ þ t Ð Z } É r l ¸ ¸ Ð ° ú ¦ e # Q Å Ò ) a l ¸ l
½ ¨ (mechanism)Ü ¼ Ð s : r ¸\ l # H d` ¦ · ú Ã º e % 3
.
Fig. 5 H Fe 2 O 3 mole% \ @ /ô Ç Ä »o [ þ t _ Vicker’s â ¸
o\ ¦ Í Ç x . : r ½ ¨_ Ä »o [ þ t É r boroxol ½ ¨ ¸\ ¦ ° ú
Fig. 2. Variation of dc-conductivity of xFe 2 O 3 ·(20−x) K 2 O·80B 2 O 3 glasses as a function of the reciprocal tem- perature.
Fig. 3. DC-conductivity of xFe 2 O 3 ·(20−x)K 2 O·80B 2 O 3
glasses as a function of Fe 2 O 3 contents.
H í H Ã º B 2 O 3 Ä »o _ â ¸ ° ú כ 184 Hv [18] Ð H ° ú כ` ¦
Fig. 4. Activation energy for glasses as a function of Fe 2 O 3 contents.
Fig. 5. Vicker’s hardness for glasses as a function of Fe 2 O 3 contents.
& Ü ¼ 9, Õ ª â ¸ ° ú כ É r x = 0.0 mole% â Ä º 269 Hv\
"
f x = 2.5 mole% â Ä º 199 Hv t y è ô Ç Ê ê x = 5.0
Fig. 6. Refractive index for glasses as a function Fe 2 O 3 contents.
mole% â Ä º 254 Hv Ð 7 £ x % i . s ü < ° ú É r â ¸ _
o H x = 2.5 mole% s _ % ò % i \ " f Fe 2 O 3 } © 3
l
q ½ ¨ ¸_ Ã ºd ] j Ð 6 x < ÊÜ ¼ Ð" f Ä »o ½ ¨ ¸ ? /\ " f K 2 O
\
_ ô Ç ^ ½ ¨ ¸ BO 4 é ß 0 AÃ º_ y è M :ë H \ â
¸ H y è÷ &# Qt 9, x = 2.5 mole% s © _ % ò % i \ " f H Fe 2 O 3 } © 3 l q ½ ¨ ¸_ + þ A$ í ] j Ð 6 x < ÊÜ ¼ Ð" f 4 ^ ½ ¨
¸ FeO 4 é ß 0 A½ ¨ ¸\ ¦ + þ A$ í # Ä »o ½ ¨ ¸ ? /\ " f 4 ^ é
ß 0 A FeO 4 −BO 4 é ß 0 AÃ º_ 7 £ x Ð # â ¸ H 7 £ x
% i .
Fig. 6 É r © 430 nm, 527 nm Õ ªo ¦ 687 nm_ F
g " é ¶` ¦ ° ú H Abbe Ï ã J] X > Ð ¸ ) a Ï ã J] X Ò ¦ _ o
\
¦ Fe 2 O 3 mole% \ @ / # Í Ç x . Ï ã J] X Ò ¦ _ o H Fe 2 O 3 mole% 7 £ x \ @ / # q + þ A& h Ü ¼ Ð 7 £ x % i .
Ä
»o Ï ã J] X Ò ¦ _ o H Ä »o ? /Â Ò_ ì rF GÒ ¦ \ _ > r #
© @ /& h Ü ¼ Ð o÷ & 9 [19], í H Ã º B 2 O 3 Ä »o _ Ï ã J] X Ò ¦ É r
© 527 nm\ " f 1.4581 Ð Ð ¦ [20]÷ &% 3 . Õ ª Q : r
½
¨_ Ä »o [ þ t É r ¨ î y + þ A ½ ¨ ¸ BO 3 é ß 0 A[ þ t Ð ½ ¨$ í
÷ &# Q Ô æ è H s : r © I Ð > r F t · ú §Ü ¼Ù ¼ Ð ± ú É r ì r F
GÒ ¦ M :ë H \ í H Ã º B 2 O 3 Ä »o [ þ t Ð © @ /& h Ü ¼ Ð H Ï ã J ] X
Ò ¦` ¦ & . Fe 2 O 3 mole% 7 £ x \ @ / # x = 2.5 mole% t H Fe 2 O 3 Å Ò Ð Fe 3+ s : r Ü ¼ Ð l # # Z }
É
r ì rF GÒ ¦` ¦ ° ú l M :ë H \ ì rF GÒ ¦ _ 7 £ x Ð Ï ã J] X Ò ¦ É r / å L
y 7 £ x % i . Õ ªo ¦ Õ ª s © _ % ò % i \ " f H Fe 2 O 3
Å
Ò Ð Fe 2+ s : r Ü ¼ Ð > r F # Z } É r ì rF GÒ ¦` ¦ ° ú H כ \ Ô
¦ ½ ¨ ¦, FeO 4 _ é ß 0 A ½ ¨ ¸\ ¦ + þ A$ í # H é ß 0 A½ ¨ ¸ FeO 4 −BO 4 (< ÊBO 3 ) é ß 0 A[ þ t _ 7 £ x Ð Ä »o [ þ t _ } © 3 l q ½ ¨
¸ ? /_ ] t  Òx 7 £ x " f Ä »o ½ ¨ ¸\ ¦ ¢ - a or & Ï ã J ] X
Ò ¦ _ 7 £ x _ l Ö ¦ l y è÷ &# Q 7 £ x ÷ &# Q& .
IV. + s Ç Â ] Ø
Fe 2 O 3 ª ` ¦ or & 3$ í ì r xFe 2 O 3 ·(20−x)K 2 O·
80B 2 O 3 (x = 0.0 ∼ 5.0 mole%) Ä »o [ þ t _ f À Ó l
¸ ¸ü < Ö ¸$ í o \ -t \ ¦ s 6 x # l ¸l ½ ¨ Õ ªo
¦ â ¸ü < Ï ã J] X Ò ¦` ¦ s 6 x # Ä »o [ þ t _ ½ ¨ ¸\ ¦ ¸
%
i . f À Ó l ¸ ¸ H Fe 2 O 3 ª _ 7 £ x \ x = 2.5 mole% t H ß ¼> y è H ì ø Í , Õ ª s © \ " f H ¸ F
K y è % i . x = 2.5 mole% s \ " f H Ä »o } © 3 l q ½ ¨
¸_ Ã ºd ] j Ð Fe 2 O 3 6 x ÷ &# Q Fe 3+ ª s : r Ü ¼ Ð > r F
# ± ú É r ¸ü < K + ª s : r \ _ ô Ç Z } É r s : r
¸ l ½ ¨\ ¦ ° ú ¦, Õ ª s © _ % ò % i \ " f H } © 3 l q ½ ¨ ¸_ + þ A$ í ]
j Ð FeO 4 é ß 0 A½ ¨ ¸\ ¦ + þ A$ í # Å Ò Ð K + ª s : r \ _ ô
Ç s : r ¸ l ½ ¨\ ¦ & . Ö ¸$ í o \ -t H x = 2.5 mole% \ " f 1.23 eV Ð þ j@ /° ú כ` ¦ ° ú ¦ y è % i . 7 £ x
H ª s : r[ þ t _ hopping ¢ ¸ H s 1 l x s é ß { 9 Ä »o > Ð 6 x s
t · ú § Ö ¸$ í o \ -t H 7 £ x ÷ &# Q& Ü ¼ 9, y è H FeO 4 é ß 0 A½ ¨ ¸[ þ t _ + þ A$ í \ É r K + ª s : r[ þ t _ Ä »1 l x$ í s
Z } & l M :ë H s . â ¸_ y èü < 7 £ x H Ä »o } © 3 l q
½
¨ ¸ ? /\ " f K 2 O \ _ K + þ A$ í ÷ &# Qt H BO 4 é ß 0 AÃ º_ y
èü < Fe 2 O 3 Ä »o } © 3 l q ½ ¨ ¸_ + þ A$ í ] j Ð FeO 4
^
\ ¦ + þ A$ í # FeO 4 −BO 4 é ß 0 AÃ º_ 7 £ x Ð 7 £ x ÷ &# Q&
. Õ ªo ¦ Ï ã J] X Ò ¦ _ 7 £ x H K + s : r Ð Z } É r ì rF GÒ ¦
`
¦ ° ú H Fe 3+ ª s : r[ þ t _ + þ A$ í Ü ¼ Ð 7 £ x ÷ &# Qt 9, y è
H Fe 2 O 3 + þ A$ í ] j Ð" f Ä »o ½ ¨ ¸? /\ " f ] t  Òx \ ¦ 7 £ x r
v H FeO 4 −BO 4 (< ÊBO 3 ) é ß 0 A½ ¨ ¸[ þ t _ + þ A$ í \ _ > r
< Ê` ¦ · ú Ã º e % 3 .
P
c p 8 ý ò k >
: r 7 Hë H É r 2004¸ ¸ z @ / < Æ § < ÆÕ ü t ½ ¨q t " é ¶ \ _
# s À Ò# Q& _ þ v m .
Y
c p w à U Ø ô
[1] M. D. Ingram, Physics and Chem. Glasses 28, 215 (1986).
[2] C. A. Angell, Solid State Ionics 18-19, 872 (1986).
[3] J. W. Cha, H. R. Jung, C. S. Kim, J. S. Kim, H. H.
Back and J. N. Kim, J. Korean Phys. Soc. 27, 303 (1994).
[4] P. J. Bray, J. Non-Cryst. Solids 95, 45 (1987).
[5] M. A. Kanehisa, J. Non-Cryst. Solids 151, 155 (1992).
[6] O. L. Anderson and D. A. Stuart, J. Am. Cerm. Soc.
37, 573 (1954).
[7] C. H. Hsieh and H. Jain, J. Non-Cryst. Solids 183, 1 (1995).
[8] S. R. Elliot, J. Non-Cryst. Solids 160, 29 (1993).
[9] S. K. Oh, M. J. Kang, S. J. Chug, H. T. Kim and J.
H. Kim, SAEMULLI (New Phys.) 203, 153 (1996).
[10] N. F. Mott, J. Non-Cryst. Solids 1, 1 (1968).
[11] I. G. Austin and N. F. Mott, Adv. Physics 18, 41 (1969).
[12] H. Hirashima and T. Yoshida, J. Non-Cryst. Solids 95-96, 817 (1987).
[13] I. Kashif, A. M. Abou-AL-Azm, S. Sh. Gomaa, A.
M. Sanad and E. E. Assem, Physics Chem. Glasses 30, 167 (1989).
[14] A. M. Sanad, I. Kashif, A. M. Abou-AL-Azm, M. A.
Khaled and H. Farouk, J. Mat. Sci. 21, 230 (1986).
[15] K. S. Cole and R. H. Cole, J. Chem. Phys. 9, 341(1941).
[16] S. K. Oh, Ph. D. Thesis, Chonnam Nat’l University, 1998.
[17] A. Doi, Phys. Chem. Glasses 30, 83 (1989).
[18] K. K. Evstop’ev and V. A. Tsekhomskii, Soviet Physics-Solid State 4 (1963).
[19] H. Scholze, Glass : Nature, Structure and Properties (Springer-Verlarg, New York, 1990) p.220
[20] W. Poch, Glass Glastech. Ber. 37, 533 (1964).
Electric Conduction and Structures in 20[xFe 2 O 3 ·(1−x)K 2 O]·80B 2 O 3 Glasses with Low Fe 2 O 3 Content
Jong-Su Kang and Hyun-Teh Kim
Department of Physics Eduction, Chonnam National University, Gwangju 500-757
Seong-Jun Moon ∗
Department of Physics, Chonnam National University, Gwangju 500-757 (Received 9 November 2007)
Ternary xFe
2O
3·(20−x)K
2O·80B
2O
3(x = 0.0 to 5.0 mole%) glasses were fabricated with differ- ent Fe
2O
3mole%. We investigated the electric conductivity, the activation energy, the Vicker’s hardness, and the refractive index for these glasses. The dc conductivity decreased with increasing Fe
2O
3content, and the activation energy had a maximum value, E
a= 1.23 eV, at the ratio x = 2.5 mole%. The behavior of the dc-conductivity could be understood by using the electric conduction mechanism, and the activation energy was explained by using the mobility of the K
+cation. The decrease and the increase in the hardness depended on the fraction of BO
4units and on the tetrahe- dral BO
4−FeO
4units in the glass network, respectively. In the region of low Fe
2O
3content below 2.5 mole%, the refractive index increased due to the formation of Fe
3+ions with high polarizability, but in the region of high Fe
2O
3content above 2.5 mole%, the rate of increase of the refractive index decreased due to an increase in the molar volume caused by the formation of FeO
4units.
PACS numbers: 72.15.Cz
Keywords: Electric conductivity, Activation energy, Hardness, Refractive index
∗