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본 연구에서는 misfit 층상 코발트계 산화물의 결함구조와 물질/전하 나름특성에 대한 이해를 위해, Ca3Co4O9+δ를 모델 시스템으로 선정하여 부정비량(δ), 전체전기전도도(σ) 및 열-화학 팽창률(ΔL/L)을 온도(RT ≤ T/℃ ≤ 850)와 산소 분압(3.16×10-5 ≤ Po2/atm ≤ 100)의 함수로서 측정하였다. 결함화학적 분석에 앞서, 알려진 결정학적 정보에 근간하여 (Ca2CoO3-Δ)q(CoO2)의 격자분자식을 정의한 후, 전자구조와 결함화학적 정보들을 바탕으로 이상적인 결함구조를 수립하였다. 온도에 따른 상 안정 영역 내에서 산소 부정비량, 전체전기전도도의 거동은 예상되는 이상적인 결함구조에서 양의 편차를 가졌다. 일반적으로 비양론적 혼합물의 결함구조는 결함의 농도가 증가함에 따라 전하 중성 조건에 의해 생성된 반대 전하를 띈 점결함과의 쿨롱 인력에 의해 음의 편차를 갖기 마련이다. 대상계의 양의 편차를 보이는 현상의 원인을 고농도의 홀에 의한 degeneracy에 근거하여, 새롭게 수정된 비이상 결함구조는 측정된 물성들을 일관되고 정확하게 설명할 수 있었다. Joyce-Dixon 근사식을 활용한 Fermi-Dirac적분으로부터, 홀의 활동도 계수는 실험을 수행한 열역학적 조건하에서 δ 가 0.09에서 0.175까지 증가함에 따라 2.5에서 최대 11까지 증가하는 것으로 계산되었다. 실험에 사용된 고밀도의 시편은 Spark Plasma Sintering 기술로부터 제작되었다. 물질계의 이방성을 SEM, XRD으로부터 확인하였으며 배향성에 따라 소재의 열팽창률 다른 값을 가짐 (in-plane: 12 ppmK-1, out-of-plane: 13.1 ppmK-1)을 확인하였다. 부정비량에 변화에 무관하게 화학적 팽창은 발견되지 않았다.