Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.8
no.5
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pp.995-999
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2007
The lead zirconate titanate (PZT) powders were synthesized to make the piezoelectric ceramics in low temperature as low as $900^{\circ}C$. To investigate the influence of additives on sintering of PZT, two kinds of sintering aids were made as follows; $wB_2O_3-xBi_2O_3-zCuO$and LiBiO2-CuO. The sintering aid, $1{\sim}3$ wt.% $LiBiO_2-CuO$, was added into these PZT powders and the specimens were fired at temperature in the range of $800{\sim}1200^{\circ}C$. The highest density was shown in the specimen with 1 wt.% $LiBiO_2-CuO$ as additive at temperature of $900^{\circ}C$. The sintered specimen were analyzed by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy (SEM) was utilized to observe the microstructure, especially the densified morphology of specimens. In the XRD pattern, the well-crystallized PZT phase could be obtained in consequence of firing at $900^{\circ}C$. The scanning electron microscopy(SEM) was utilized to observe the structure of specimens after firing at $900^{\circ}C$. The densified perovskite structure of $PbZrTiO_3$ could be obtained by sintering at temperature as low as $900^{\circ}C$. The high sinterability of PZT ceramics was attributed to the low formation temperature of the liquid phase of additives.
Wekk oriented $Bi_{2} Sr_{2} CaCu_{2} O_{8}$ suppercondcting thick films were fabricared on copper tape by LiReac-PreCu (liquid reaction between a Cu-free precousor and Cu tape) method. Cu-free precursor power which is composed of $Bi_{2}Sr_{2}Ca_{5}$ was printed on a copper tape by screen printing and was heat-treated. The speciment were partially in a molten state at the heat treatment temperature (85$0^{\circ}C$~87$0^{\circ}C$). The heat heat treatments for the reaction were performed in air or low oxygen pressure in several stages. XRD analyses of the resulting Bi2Sr2CaCu2O8 superconducting tapes show that the $Bi_{2} Sr_{2} CaCu_{2} O_{8}$ phase is dominant and a small amount of $Bi_{2} Sr_{2} Cu_{2} O_{6}$ phase is detected. Both phases are aligned in the c-axis direction.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.17
no.12
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pp.1320-1325
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2004
In this study, in order to develop the low temperature sintering ceramics for multilayer piezoelectric transformer, PCW-PMN-PZT ceramics added with Li$_2$CO$_3$, Bi$_2$O$_3$ and CuO as sintering aids were manufactured, and their microstructural, dielectric and piezoelectric properties were investigated. When the only CuO was added, specimens could not be sintered below 98$0^{\circ}C$. However, when Li$_2$CO$_3$ and Bi$_2$O$_3$ were added, specimens could be sintered below 98$0^{\circ}C$. Li$_2$CO$_3$ and Bi$_2$O$_3$ addition were proved to lower sintering temperature of piezoelectric ceramics due to the effect of Li$_2$O-Bi$_2$O$_3$ liquid phase. Li$_2$CO$_3$ and Bi$_2$O$_3$ added specimens showed higher piezoelectric properties than those of the only CuO added specimens. At 0.2 wt% Li$_2$CO$_3$ and 0.3 wt% Bi$_2$O$_3$ added specimen sintered at 92$0^{\circ}C$, the dielectric constant of 1457, electromechanical coupling factor of 0.56 and mechanical quality factor of 1000 were shown, respectively. These values are suitable for multilayer piezoelectric transformer application.
Kim, Jae Hyuk;Kim, Shi Yeon;Choi, Jeoung Sik;Yeo, Dong-Hun;Shin, Hyo-Soon;Nahm, Sahn
Journal of Powder Materials
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v.26
no.5
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pp.405-409
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2019
Piezoelectric ceramic specimens with the $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})_{0.65}Ti_{0.35}O_3$ (PMN-PT) composition are prepared by the solid state reaction method known as the "columbite precursor" method. Moreover, the effects of the $Li_2O-Bi_2O_3$ additive on the microstructure, crystal structure, and piezoelectric properties of sintered PMN-PT ceramic samples are investigated. The addition of $Li_2O-Bi_2O_3$ lowers the sintering temperature from $1,200^{\circ}C$ to $950^{\circ}C$. Moreover, with the addition of >5 wt.% additive, the crystal structure changes from tetragonal to rhombohedral. Notably, the sample with 3 wt.% additive exhibits excellent piezoelectric properties ($d_{33}=596pC/N$ and Kp = 57%) and a sintered density of $7.92g/cm^3$ after sintering at $950^{\circ}C$. In addition, the sample exhibits a curie temperature of $138.6^{\circ}C$ at 1 kHz. Finally, the compatibility of the sample with a Cu electrode is examined, because the energy-dispersive X-ray spectroscopy data indicate the absence of interdiffusion between Cu and the ceramic material.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.28
no.4
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pp.229-233
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2015
In this paper, in order to develop outstanding Pb-free piezoelectric composition ceramics, the $(Na_{0.525}K_{0.443}Li_{0.037})(Nb_{0.883}Sb_{0.08}Ta_{0.037})O_3+0.3wt%Bi_2O_3+0.4wt%Fe_2O_3+xwt%CuO$ (x= 0~0.8 wt%)(abbreviated as NKL-NST) lead-free piezoelectric ceramics have been synthesized using the ordinary solid state reaction method. The effects of CuO-doping on the structure and electrical properties of the NKL-NST ceramics were systematically studied. The results show that the ceramics exhibit a pure perovskite structure with orthorhombic phase at room temperature, and secondary phase was found in the ceramics. The 0.4 wt%CuO added ceramics sintered at $950^{\circ}C$ showed the optimum properties of piezoelectric constant($d_{33}$), planar piezoelectric coupling coefficient(kp) and mechanical quality factor(Qm) : $d_{33}=213$[pC/N], kp= 0.43, Qm= 423,respectively.
Bi$_{2}Sr_{2}CaCu_{2}O_{\delta}$ superconducting films were rapidly fabricated on copper tape by liquid reaction between a Cu-free precursor and Cu tape (LiReac-PreCu) method. Those thick films were well oriented along the c-axis. The precursor was made by melt-quenched technology using twin roller. The melt-quenched films were transparent and glossy yellow in appearance. These films which were the compostion of Bi$_2SrCaO_y$, Bi$_3Sr_2CaO_z$ were placed on copper tape and then heated at various temperatures for several minutes in air. They were analyzed using X-ray powder diffraction, SEM, a DC four-probe method. The mechanism of superconducting phase formation . from the melt-quenched precursor on Cu tape was studied
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.6
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pp.517-523
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2008
The microwave dielectric properties of $LiNb_3O_8-TiO_2$ based ceramics with low firing agents, CuO, $Bi_2O_3$, $B_2O_3$, $SiO_2$, $TiO_2$, were investigated to improve the sintering condition for the LTCC system. According to the X-ray diffraction and SEM, the ceramics of $LiNb_3O_8-TiO_2$ with low firing agents showed no significant second phases within a range of experiments, and fine microstructures. By adding the low firing agents, the sintering temperature decreased from $1200^{\circ}C$ to $925^{\circ}C$. Based on the results of electrical measurements, the $LiNb_3O_8-TiO_2$ ceramics showed a promising microwave dielectric properties for LTCC applications, those are ${\varepsilon}_r$ (dielectric constant) = 44, Q f (quality factor) = 18000, and ${\tau}_f$ (the temperature coefficient of resonant frequency) = $-1.5\;ppm/^{\circ}C$.
Akram, Fazli;Malik, Rizwan Ahmed;Lee, Soonil;Pasha, Riffat Asim;Kim, Myong Ho
Korean Journal of Materials Research
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v.28
no.9
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pp.489-494
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2018
Lead free $(1-x)(0.675BiFeO_3-0.325BaTiO_3)-xLiTaO_3$ (BFBTLT, x = 0, 0.01, 0.02, and 0.03, with 0.6 mol% $MnO_2$ and 0.4 mol% CuO) were prepared by a solid state reaction method, followed by air quenching and their crystalline phase, morphology, dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties were explored. An X-ray diffraction study indicates that lithium (Li) and tantalum (Ta) were fully incorporated in the BFBT materials with the absence of any secondary phases. Dense ceramic samples (> 92 %) with a wide range of grain sizes from $3.70{\mu}m$ to $1.82{\mu}m$ were obtained in the selected compositions ($0{\leq}x{\leq}0.03$) of BFBTLT system. The maximum temperatures ($T_{max}$) were mostly higher than $420^{\circ}C$ in the studied composition range. The maximum values of maximum polarization ($P_{max}{\approx}31.01{\mu}C/cm^2$), remnant polarization ($P_{rem}{\approx}22.82{\mu}C/cm^2$) and static piezoelectric constant ($d_{33}{\approx}145pC/N$) were obtained at BFBT-0.01LT composition with 0.6 mol% $MnO_2$ and 0.4 mol% CuO. This study demonstrates that the high $T_{max}$ and $d_{33}$ for BFBTLT ceramics are favorable for industrial applications.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.5
no.4
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pp.378-385
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1995
The growth processes of improved methods for MBE, LPE and $\mu$ - PD methods are discussed taking the oxide materials, especially those of Bi - Sr - Ca - Cu family $LiNbO_3$ and $K_3Li_2Nb_5O_{15}$ family as examples. It is suggested that the crystal growth far from equilibr iu m including composition homogeneity has been achieved to satisfy in understanding and controlling the atomic interfaces.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2009.11a
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pp.77-77
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2009
$Pb(Zr,Ti_O_3$계 세라믹스는 우수한 압전 특성으로 인하여 압전변압기 및 액츄에이터, 센서 등 많은 분야에 응용이 되어져 왔다. 그러나, 최근 들어 $1000^{\circ}C$에서 급속도로 많은 휘발을 하는 PbO는 환경 및 인체에 나쁜 영향을 미칠 뿐 아니라 사용 후의 처리도 어려워 선진국에서는 사용을 제한하거나 줄이고 있는 추세에 있다. 따라서, PbO를 포함하지 않은 무연 (Lead-free)계 압전 세라믹스에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있으며 앞으로는E 장래성 있는 하나의 이슈 분야가 될 것이다. 이러한 Pb-based System 세라믹스를 대체 할 재료로서 $(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$나 Tungsten-Bronze type, $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3$ 등이 주로 연구가 되고 있다. 특히, alkali niobate를 기초로 한 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$은 무연 압전 물질로서 많은 주목을 받고 있다. 그러나, NKN의 주요 성분인 K 의 높은 조해성 때문에 일반적인 고상방법으로는 고 밀도의 세라믹을 얻기 힘들뿐더러 낮은 상전이 온도 때문에 많은 응용에는 제약이 되고 있다. 이러한 세라믹의 단점을 보완하고자 Hot forging, RTGG, SPS 등 과 같이 특수한 소결방법을 사용하여 고밀도의 세라믹을 제작하지만 이 방법들은 제품 대량 생산에 있어 경제적으로나 복잡한 제조과정을 고려할 때 매우 비효율적이라고 판단된다. 그러므로 $BaTiO_3$, $LiTaO_3$, Mg, Ca등을 첨가 시켜 소결을 향상시키고 고밀도를 얻기 위해 많은 연구가 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 Pb-based계의 세라믹스를 대체할 우수한 특성의 세라믹스를 제작하고자 기존의 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$세라믹스에서 낮은 용융온도 때문에 소결하기 어려운 $KNbO_3$를 제거한 $NaNbO_3$에 $LiNbO_3$와 $BaTiO_3$를 추가한 $NaLiNbO_3-BaTiO_3$세라믹스에 $K_4CuNb_8O_{23}$(KCN)을 첨가함으로서 이에 따른 압전 및 유전 특성을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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