• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.19 no.10
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• pp.935-941
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• 2006

In this paper, the dielectric and piezoelectric properties of $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3+0.6Pb(Zr_{405}Ti_{595})O_3+X\;wt%\;Fe_2O_3$ ceramics were investigated with the addition of $Fe_2O_3$ and sintering temperature. Dielectric constant and piezoelectric constant increased with amount of $Fe_2O_3$ to 0.25 wt% and then decreased the further addition of $Fe_2O_3$. It seems that $Fe_2O_3$ acts as a sintering aid at the sintering temperature of $1150^{\circ}C$. By the addition of $Fe_2O_3$., sintering temperature of the system was lowered from $1250^{\circ}C\;to\;1100^{\circ}C$. The piezoelectric properties showed the maximum value of ${\varepsilon}r=4669,\;d_{33}=810(10^{-12}m/V)$, kp = 77 %, Qm = 55, in $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3\;-0.6Pb(Zr_{0.405}Ti_{0.595})O_3+0.25wt%\;Fe_2O_3$ ceramics having composition near the morphotropic phase boundary. The composition may be appropriate for actuator materials because of high piezoelectric constant and electromechanical coupling factor.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.338-339
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• 2005

본 연구에서는 $Fe_2O_3$를 첨가한 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ 세라믹스에서 Zr/Ti 비 변화에 따른 소결 및 압전, 유전특성을 조사하였다. $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$+0.25Wt% $Fe_2O_3$ 계에서 Zr/(Ti+Zr)비(x)를 0.39에서 0.42까지 변화시킨 조성을 1100 - $1250^{\circ}C$ 온도에서 2시간 소결하여 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였고, 압전, 유전 특성 및 RAINBOW 액츄에이터로의 응용을 조사하였다. $1150^{\circ}C$에서 소결한 0.405 조성(x)에서 유전상수(${\varepsilon}r$) = 4669, 전기기계결합계수(kp) = 0.75, 압전상수($d_{33}$) = 810 pC/N의 우수한 특성 값을 나타내었으며, 닥터블레이드법에 의해 RAINBOW 액츄에이터를 제작하여 변위특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.169-170
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• 2005

본 연구에서는 초음파 센서에 응용 가능한 $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3+0.5Wt%$ $MnO_2$ 세라믹스에 Zr/(Ti+Zr)비를 0.37에서 0.41로 변화시킨 조성을 1175 $\sim$ 1200$^{\circ}C$ 온도에서 소결하여 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였고, 압전, 유전 특성을 고찰하였다. 본조성에서 x=0.385 조성에서 최대 유전상수 값 3490 이 나타났으며, 그 이상의 첨가에서는 감소하였다. 상경계 영역인 x=0.385 조성에서 $\varepsilon$r, $K_p$, $d_{33}$ 값이 최대값을 나타내었다. $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3+0.5Wt%$ $MnO_2$, 세라믹스에서는 kp 와 $d_{33}$ 는 Zr/(Ti+Zr)비 0.385조성까지 증가하였다가 그 이상 조성에서 감소하였다. $1175^{\circ}C$에서 2시간 소결한 x=0.385조성에서 $\varepsilon$r=3490, kp=0.71, Qm=476의 우수한 압전 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.228-229
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• 2006

본 연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $04Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ 조성시스템에 소결온도를 달리하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본 조성을 $1200^{\circ}C$ 온도에서 2, 4, 6, 8시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. 소결시간 증가에 따라 전기기계결합계수와 기계적품질계수는 증가하였으며, 압전상수는 Zr(Zr+Ti)비 0.390까지 증가하였으나 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1200^{\circ}C$에서 4시간 소결한 Zr=0.390인 조성에서 ${\varepsilon}_r$ = 4487, $k_p$ = 0.72. $d_{33}$ = 710, $Q_m$ =109의 우수한 특성을 나타내었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.16 no.8
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• pp.676-680
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• 2003

In this study, to develop the low temperature sintering ceramics for piezoelectric transformer, PSN-PNN-PZT system ceramics were manufactured as a function of V$_2$O$_{5}$ addition, that is the low melting point oxide. Its dielectric and piezoelectric characteristics were investigated. With increasing the amount of V$_2$O$_{5}$ addition, electromechanical coupling factor(kp) and mechanical quality factor(Qm) were decreased. For piezoelectric transformer application, the 0.1wt% V$_2$O$_{5}$ added specimen sintered at 1,00$0^{\circ}C$ showed the proper value of $\varepsilon$r=1,590, kp=0.51 and Qm=748.m=748.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.17 no.6
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• pp.418-424
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• 2008

The PZT based piezoelectric thick films prepared by screen printing method have been mainly used as a functional material for MEMS applications due to their compatibility of MEMS process. However the screen printed thick films generally reveal poor electrical and mechanical properties because of their porous microstructure. To improve microstructure we mixed attrition milled powder with ball milled powder of 0.01Pb$(Mg_{1/2}W_{1/2})O_3$-0.41Pb$(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$-$0.35PbTiO_3$-$0.23PbZrO_3$+0.1 wt% ${Y_2}{O_3}$+1.5 wt% ZnO composition. By mixing 25 % of attrition milled powder and 75 % of ball milled powder, the broadest particle size distribution was obtained, leading to a dense thick film with crack-free microstructure and improved dielectric properties. The X-ray diffraction analysis revealed that the film was in wellcrystallized perovskite phase. The remanent polarization was increased from $13.7{\mu}C/cm^2$ to $23.3{\mu}C/cm^2$ at the addition of 25 % attrition milled powder.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1997.05a
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• pp.62-62
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• 1997

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.5
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• pp.491-496
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• 2000

Single phae Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-based solid solutions, the Mg2+ of which are replaced by 20mol% of Ni2+, Zn2+, Cd2+, and the Pb2+ of which are replaced by 0∼20 mol% of La3+, were synthesized and their ordering structures of B-site cations were investigated by XRD and TEM. The B'-site cations (Mg2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+) are disordered while these B'-site cations and the B"-site cations (Nb5+) are nonstoichiometrically 1:1 ordered within the ordered nano-domains dispersed in the Nb5+-rich disordered matrix. The charge imbalance between the B'-rich ordered nano-domains and the B"-rich disordered matrix are compensated by the doping of electron donor such as La3+, which enhances the degree of nonstoichiometric 1:1 ordering. For a given La3+ content, the degree of nonstoichiometric 1:1 ordering increases as the average ionic size difference between the B'-and B"-site cations increases, Ni2+

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2005.05a
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• pp.132-132
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• 2005

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07a
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• pp.138-141
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• 2004

[ $MnO_2$ ]가 첨가된 $0.9Pb(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3-0.2Pb[(Zn_{0.8}Ni_{0.2})_{1/3}Nb_{2/3}]O_3$(0.8PZT-0.2PZNN) 세라믹스는 그 압전특성과 유전특성이 뛰어나지만 $1000^{\circ}C$ 이하의 낮은 소결 온도에서는 소결되지 않는다. $1000^{\circ}C$이하의 낮은 소결온도에서 소결하기 위해 CuO를 첨가한 결과, 소결온도 $920^{\circ}C$에서 소결성은 우수하였으나 그 압전 특성의 저하가 두드러졌다. 이는 XRD에서 확인한 결과에 따르면 CuO의 첨가가 우수한 MPB 조성으로 판명된 $MnO_2$ 가 첨가된 0.8PZT-0.2PZNN 세라믹스의 결정구조를 Rhombohedral 구조로 바꾸기 때문인 것으로 보였으며 이러한 문제는 PZNN의 비율을 조절하여 0.875PZT-0.125PZNN 세라믹스를 선택함으로 인해 해결할 수 있었다. 그러나 여전히 낮은 $Q_m$값을 높이기 위해서 $Al_2O_3$를 첨가하였고 그 결과 시편의 tetragonality 감소와 $Q_m$값의 증가를 확인할 수 있었으나 그 첨가량이 0.2wt% 이상일 경우에는 밀도의 감소로 인한 압전특성의 저하가 나타났다. 밀도의 향상을 위해 Zn and Ni excess 조성을 선택하였고 그 결과 0.5wt% $MnO_2$와 0.2wt% CuO 그리고 0.3wt% $Al_2O_3$를 첨가한 0.875PZT-0.125PZNN 세라믹스(Zn and Ni excess 조성)를 $920^{\circ}C$에서 소결한 경우 $k_p=0.581,\;Q_m=809,\;d_{33}=345\;pC/N\;and\;{\varepsilon}_{33}/{\varepsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.