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Defect-fluorite oxides M$$_{1-y}$$Ln$$_{y}$$O$$_{2-y/2}$$ (Ln = lanthanide; M = Hf, Zr, Ce, U, Th); Structure, property, and applications

欠陥蛍石型固溶体M$$_{1-y}$$Ln$$_{y}$$O$$_{2-y/2}$$ (Ln = lanthanide; M=Hf, Zr, Ce, U, Th)

中村 彰夫; 正木 信行; 音部 治幹; 日夏 幸雄*; Wang, J.*; 竹田 満洲男*

Nakamura, Akio; Masaki, Nobuyuki; Otobe, Haruyoshi; Hinatsu, Yukio*; Wang, J.*; Takeda, Masuo*

蛍石型二酸化物MO$$_{2}$$(M=Hf, Zr, Ce, U, Th)と三二酸化物Ln$$_{1.5}$$間の欠陥蛍石型酸化物固溶体M$$_{1-y}$$O$$_{2-y/2}$$(Ln=Lanthanide)の局所構造につき、$$^{151}$$Eu, $$^{155}$$Gd-メスバウアー分光法により系統的な検討を加えた。Ln=$$^{151}$$Euの一連の固溶体のEu-アイソマーシフト(IS)-組成yの測定結果から、U, Th系では母相二酸化物に基づく単純な欠陥蛍石型相が形成されるが、Zr, Hf系のいわゆる「安定化ジルコニア(ハフニア)相」は、これとは違い、中間秩序相パイロクロア型相に基づく局所(微視的)構造を持つことを明らかにした。また、Pu固化材として有望なGd系安定化ジルコニア(M=Zr, Ln=Gd)の$$^{155}$$Gd-メスバウアー分光法による検討を行い、そのパイロクロア類似局所構造の組成依存性について、四重極分裂,線幅及び吸収強度といったメスバウアーパラメーターがすべてy=0.5の定比パイロクロア組成で極大を取り、これより組成がずれるにつれ、欠陥パイロクロア相状の微視構造が形成され、顕著に減少していくことを明らかにした。また、ベガード則から顕著なズレを示すこれら固体溶体の格子定数-組成の関係について、酸素空孔生成効果を取り入れた新たな表現式を提案した。

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