• 한국결정성장학회지
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• 제23권4호
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• pp.189-194
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• 2013

기계적 합금법을 이용하여 Mg, Sb, Bi을 planetary 볼밀에서 24~48시간 볼 밀링하여 $Mg_3Sb_2$와 $Mg_3Bi_2$ 단일 결정상의 합금분말을 얻었다. 출발조성은 $Mg_3Sb_2$상의 경우 3Mg : 1.8Sb, $Mg_3Bi_2$상은 3Mg : 1.6Bi이었다. 얻어진 두 합금 분말을 여러 비율로 혼합하여 70 MPa의 압력 하, 723 K에서 1시간 가압소결하여 $Mg_3Sb_2-Mg_3Bi_2$ 복합체를 제조하였다. 복합체의 주 결정상은 $Mg_3Bi_2$상과 유사한 안정한 상이었고 미량의 Bi상이 존재하였다. EDS 맵핑결과 가압소결체들의 조성분포는 불연속적이며 독립적으로 나타나서 $Mg_3Sb_2-Mg_3Bi_2$계 복합체가 제조되었다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권4호
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• pp.207-212
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• 2012

Mg와 Sb 분말을 사용하여 1173 K에서 결정성이 좋은 단일상의 $Mg_3Sb_2$ 합금을 제조하였다. 이 합금의 열전성능지수 zT는 온도상승에 따라 크게 증가하였고 593 K에서 $2.39{\times}10^{-2}$의 값을 나타내었다. 얻어진 $Mg_3Sb_2$ 합금을 planetary ball mill에서 12~48시간 볼밀링할 경우 주 결정상 $Mg_3Sb_2$는 유지가 되었으나 결정성이 나빠졌고 금속원소 Sb상이 나타났다. Mg와 Sb를 섞고 24시간 볼밀링에 의한 합금화 방법으로 합성할 경우 원소금속 Sb가 나타나지 않은 $Mg_3Sb_2$ 결정상을 얻을 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권4호
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• pp.176-182
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• 2014

상온 압축 성형 후 고상 반응 소결 공정을 통하여 $Mg_3Sb_2$ 소결체를 제조하고자 하였다. Mg과 Sb의 성분의 몰비와 반응온도에 따른 결정상의 변화를 조사하였다. 773~843 K에서 얻어진 고상반응 소결체들은 전형적인 $Mg_3Sb_2$ 결정상을 형성하였으나 소결체의 위치에 따라 약간 다른 상적 구성을 보였다. 소결체 하단 부위에서 전형적으로 얻어지는 결정상이 얻어졌으며 823 K 온도에서는 Mg : Sb = 3.15 : 1.85 조성일 때, 843 K 온도에서는 Mg의 몰 수가 3.10 이상인 모든 조성에서 ${\alpha}-Mg_3Sb_2$ 상과 정확히 일치하는 결정상이 얻어졌다. 미량 남아있는 Mg 성분은 응고 후 냉각 시 ${\alpha}-Mg_3Sb_2$ 상으로부터 석출된 것으로 보인다.

• 한국재료학회지
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• 제23권2호
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• pp.98-103
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• 2013

$Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ powders with x = 0-1.2 were fabricated by mechanical alloying in a planetary ball mill with a speed of 350 rpm for 24 hrs and then hot pressed under a pressure of 70 MPa at 773 K for 2 hrs. It was found that there were systematic shifts in the X-ray diffraction peaks of $Mg_3Sb_2$ (x = 0) toward a higher angle with increasing Zn for both the powder and the bulk sample and finally the phase of $Mg_{1.86}Zn_{1.14}Sb_2$ was formed at the Zn content of x = 1.2. The $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ compounds had nano-sized grains of 21-30 nm for the powder and 28-66 nm for the hot pressed specimens. The electrical conductivity of hot pressed $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ increased with increasing Zn content and temperature from 33 $Sm^{-1}$ for x = 0 to 13,026 $Sm^{-1}$ for x = 1.2 at 323 K. The samples for all the compositions from x = 0 to x = 1.2 had positive Seebeck coefficients, which decreased with increasing Zn content and temperature, which resulted from the increased charge carrier concentration. Most of the samples had relatively low thermal conductivities comparable to the high performance thermoelectric materials. The dimensionless figure of merit of $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ was directly proportional to the Zn content except for the compound with Zn = 1.2 at high temperature. The $Mg_{3-x}Zn_xSb_2$ compound with Zn = 0.8 had the largest value of ZT, 0.33 at 723 K.

• 한국재료학회지
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• 제25권2호
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• pp.68-74
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• 2015

The porous $Mg_3Sb_2$ based compounds with 60~70% of relative density were prepared by powder compaction at room temperature and reactive liquid phase sintering at 1023 K for 4hrs. The stoichiometric $Mg_3Sb_2$ compounds were synthesized from elemental Sb and Mg powder in the mixing range of 61~63 at% Mg. The increased scattering effect due to the micro-pores reduced the mobility of the charge carrier and the phonon, which caused the electrical conductivity and the thermal conductivity to decrease, respectively. But the scattering effect was greater for the electrical conductivity than for the thermal conductivity. Excess Mg alloyed in the $Mg_3Sb_2$ compounds decreased the electrical conductivity, but had no effect on the thermal conductivity. On the other hand, the large increase of the Seebeck coefficient was the result of a decrease in the charge carrier density due to the excess Mg. Dimensionless figure of merit of the porous $Mg_3Sb_2$ compound reached a maximum value of 0.28 at 61 at% Mg. The obtained value was similar to that of $Mg_3Sb_2$ compounds having little pores.

• 한국재료학회지
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• 제32권3호
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• pp.132-138
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• 2022

Zintl phase Mg₃Sb₂ is a promising thermoelectric material in medium to high temperature range due to its low band gap energy and characteristic electron-crystal phonon-glass behavior. P-type Mg₃Sb₂ has conventionally exhibited lower thermoelectric properties compared to its n-type counterparts, which have poor electrical conductivity. To address these problems, a small amount of Sn doping was considered in this alloy system. P-type Mg₃Sb₂ was synthesized by controlled melting, pulverizing, and subsequent vacuum hot pressing (VHP) method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to investigate phases and microstructure development during the process. Single phase Mg₃Sb₂ was successfully formed when 16 at.% of Mg was excessively added to the system. Nominal compositions of Mg_3.8Sb_2-xSn_x (0 ≤ x ≤ 0.008) were considered in this study. Thermoelectric properties were evaluated in terms of Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity. A peak ZT value ≈ 0.32 was found for the specimen Mg_3.8Sb_1.994Sn_0.006 at 873 K, showing an improved ZT value compared to intrinsic one. Transport properties were also evaluated and discussed.

• 한국재료학회지
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• 제31권8호
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• pp.445-449
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• 2021

Zintl compound Mg₃Sb₂ is a promising candidate for efficient thermoelectric material due to its small band gap energy and characteristic electron-crystal phonon-glass behavior. Furthermore, this compound enables fine tuning of carrier concentration via chemical doping for optimizing thermoelectric performance. In this study, nominal compositions of Mg_3.8Sb_2-xTe_x (0 ≤ x ≤ 0.03) are synthesized through controlled melting and subsequent vacuum hot pressing method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) are carried out to investigate phase development and surface morphology during the process. It should be noted that 16 at. % of excessive Mg must be added to the system to compensate for the loss of Mg during melting process. Herein, thermoelectric properties such as Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity are evaluated from low to high temperature regimes. The results show that Te substitution at Sb sites effectively tunes the majority carriers from holes to electrons, resulting in a transition from p to n-type. At 873 K, a peak ZT value of 0.27 is found for the specimen Mg_3.8Sb_1.99Te_0.01, indicating an improved ZT value over the intrinsic value.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.661-661
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• 2013

열전재료는 열-전기가 상호 가역적으로 변하는 재료로서, 에너지 변환소재 분야에서 널리 각광받고 있다. 열전재료의 성능은 무차원 열전성능지수(dimensionless figure of merit, $ZT={\alpha}^2{\sigma}T/{\kappa}$)로 평가된다. 여기서 ${\alpha}$는 제벡계수(Seebeck coefficient), ${\sigma}$는 전기전도도(electrical conductivity), ${\kappa}$는 열전도도(thermal conductivity), T는 Kelvin 온도를 나타낸다. 500 K에서 800 K까지의 중온 영역에서 우수한 열전특성을 보이는 $Mg_2X$ (X=Si, Ge, Sn)와 이들의 고용체는 성분원소가 독성이 없고, 매장량이 많아 친환경 열전재료로 각광받고 있다. $Mg_2X$ 고용체 중 $Mg_2Si-Mg_2Sn$ 고용체는 Si와 Sn의 큰 원자량 차이로 인해 낮은 열전도도와 높은 성능지수(ZT)를 얻을 것이라 예상되며 열전발전 소자로서의 응용이 기대된다. Sb가 도핑된 $Mg_{2+x}Si_{0.7}Sn_{0.3}Sb_y$ (x=0, 0.1, 0.2, y=0, 0.01) 고용체를 고상합성과 기계적 합금화로 합성한 후, 진공 열간압축 성형을 통해 성공적으로 제조하였다. X선 회절분석으로 상합성과 고용체 형성 여부를 확인하였고, Mg의 과잉첨가와 Sb 도핑에 따른 열전특성의 변화를 조사하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1998년도 한국재료학회 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.82-82
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• 1998

• 센서학회지
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• 제2권1호
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• pp.35-40
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• 1993

$Si_{3}N_{4}$ 박막의 코팅된 pH-ISFET의 게이트 부위 위에 lipase 효소를 고정화하여 FET(field effect transistor) 형지질(lipid) 센서를 제조하였다. 효소 고정화막 형성 물질로는 수용성 고분자인 polyvinyl alcohol(PVA)에 감광성기인 1-methyl-4-(formylstyryl) pyridinium methosulfate(SbQ)를 결합시킨 PVA-SbQ를 사용하였다. PVA-SbQ 수용액 (SbQ 1mole %, 10 wt%) $200{\mu}L$, bovine serum albumin (BSA) 7.5 mg, lipase 10 mg으로 구성 된 현탁액을 사용한 사진식각(photolithographic) 공정의 최적 조건은 피막의 상온 진공 건조 시간 45분, spin coater의 회전수 $5,000{\sim}6,000$ rpm, UV 노광시간 $20{\sim}30$초, 증류수 현상 시간 $30{\sim}40$초로 나타났다. 이렇게 구성된 지질 센서는 triacetin을 지질 시료로 하였을 때 $10{\sim}100$ mM의 농도 범위에서 직선성의 검정선을 나타내었다.