• 한국세라믹학회지
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• 제34권3호
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• pp.281-288
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• 1997

유전율이 높고 온도안정성이 우수하다고 알려져 있는 40Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30PbTiO3-30Pb(Mg1/2W1/2)O3계 세라믹스에 소결온도를 낮추기 위하여 저온에서 액상을 형성하는 91PbO-9WO3를 과잉첨가하여 소결성, 미세구조 및 유전성의 변화에 대하여 조사하였다. 91PbO-9WO3의 첨가량이 증가함에 따라 소결온도가 저하하였으며 6 mol%첨가시는 875$^{\circ}C$에서 소결이 가능하였다. 유전율은 기본조성에서 16,400이었고, 첨가제가 1 mol% 과잉첨가된 경우 18,500으로 최대값을 나타냈으며 이후 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 첨가제의 첨가량이 2~4mol%인 시편의 온도에 따른 유전율 변화곡선에서 double peak maxima가 나타났으나, 첨가량이 5 mol% 이상인 시편에서는 입계에 텅스텐을 많이 포함하고 있는 결정상이 생성되었고 double peak maxima는 나타나지 않았다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권11호
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• pp.1046-1054
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• 2001

적층일체형 RF 수동소자 모듈 구현을 위한 저온소결 유전체로의 사용을 위해 B$_2$O$_3$ 및 CuO의 첨가가 PbWO$_4$-TiO$_2$계 세라믹의 고주파 유전특성에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구자는 PbWO$_4$가 8$50^{\circ}C$에서 소결이 가능하고 우수한 유전특성($\varepsilon$$_{r}$=21.5, Q$\times$f$_{0}$=37200 GHz, $ au$$_{f}$ =-31 ppm/$^{\circ}C$)을 보여 LTCC 재료로의 응용가능성이 있다고 판단하였다. 이에 PbWO$_4$의 $\tau$$_{f}$ 조절을 위해 TiO$_2$를 첨가하여 8$50^{\circ}C$에서 소결한 결과 TiO$_2$의 함량이 8.7 mol%일 때 $\tau$$_{f}$ 를 +0.2ppm/$^{\circ}C$로 조절할 수 있었고, 이때 $\varepsilon$$_{r}$ 및 Q$\times$f$_{0}$ 값은 각각 22.3과 21400GHz이었다. TiO$_2$첨가량 증가에 따른 Q$\times$F$_{0}$ 값의 감소는 결정립 크기 감소에 의한 것이었다. Q$\times$f$_{0}$ 값의 개선을 위해 다양한 량의 CuO 및 B$_2$O$_3$를 첨가한 결과, 최적의 유전특성을 얻기 위해서는 적정량의 첨가량이 필요함을 알 수 있었다. CuO 첨가의 경우 유전특성 개선을 위한 최적의 첨가량은 0.05 wt%이었고 이 조성을 8$50^{\circ}C$에서 소결한 결과, 얻어진 유전특성은 $\varepsilon$$_{r}$=23.5, Q$\times$f$_{0}$=32900 GHz, $\tau$$_{f}$ =-2.2 ppm/$^{\circ}C$이었다. B$_2$O$_3$첨가의 경우 최적의 첨가량은 1.0~2.5 wt%이었으며 8$50^{\circ}C$에서 소결한 경우 얻어진 유전특성은 $\varepsilon$$_{r}$20.3~22.1, Q$\times$f$_{0}$=48700~54700 GHz, $\tau$$_{f}$ =+2.4~+8.2ppm/$^{\circ}C$이었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.143-148
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• 2001

PbWO$_4$ can be densified at 85$0^{\circ}C$ and it shows fairy good microwave dielectric properties; dielectric constant($\varepsilon$$_{r}$) of 21.5, quality factor(Q $\times$f$_{0}$) of 37,224 GHz, and temperature coefficient of resonant frequency($\tau$/suf f/) of -31ppm/$^{\circ}C$. Due to its low sintering temperature, PbWO$_4$ can be used as a multilayered chip component at microwave frequency with high electrical performance by using high conductive electrode metals such as Ag and Cu. However, in order to use this material for microwave communication devices, the $\tau$$_{f}$ of PbWO$_4$ must be stabilized to near zero with high Q$\times$f$_{0}$. In present study, PbWO$_4$ was modified by adding TiO$_2$, B$_2$O$_3$, and CuO in order to improve the microwave dielectric properties without increasing the sintering temperature. The addition of TiO$_2$ increased the $\tau$$_{f}$ and $\varepsilon$$_{r}$, due to its high rr(200ppm/$^{\circ}C$) and $\varepsilon$$_{r}$(100). However, the addition of TiO$_2$ reduced the Q$\times$f$_{0}$ value. When the mot ratio of PbWO$_4$ and TiO$_2$ was 0.913:7.087, near zero $\tau$$_{f}$(0.2ppm/$^{\circ}C$) was obtaibed with $\varepsilon$$_{r}$=22.3, and Q$\times$f/$_{0}$=21,443GHz. With this composition, various amount of B$_2$O$_3$ and CuO were added in order to improve the quality factor. The addition, of B$_2$O$_3$ decreased the $\varepsilon$$_{r}$. However, increased Q$\times$f$_{0}$ and $\tau$$_{f}$. When 2.5 wt% of B$_2$O$_3$ was added to the 0.913PbWO$_4$-0.087TiO$_2$ ceramic, $\tau$$_{f}$ =8.2, $\varepsilon$$_{r}$=20.3, Q$\times$f$_{0}$=54784 GHz. When CuO added to the 0.913PbWO$_4$-0.087TiO$_2$ ceramic, $\tau$$_{f}$ was continuously decreased. And $\varepsilon$$_{r}$ . and Q$\times$f$_{0}$ were increased up to 1.0 wt% then decreased. At 0.1 wt% of CuO addition, the 0.913PbWO$_4$-7.087Ti0$_2$ Ceramic Showed $\varepsilon$$_{r}$=23.5, $\tau$$_{f}$=4.4ppm/$^{\circ}C$, and Q$\times$f$_{0}$=32,932 GHz.> 0/=32,932 GHz.X>=32,932 GHz.> 0/=32,932 GHz.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권1호
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• pp.31-36
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• 1997

유전율이 높고 온도안정성이우수하다고 알려져 있는 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-Pb(Mg1/2W1/2)O3 계 세라믹스를 산화물혼합법 및 precursor방법으로 제조함에 있어 과잉 MgO의 첨가에 따른 미세구조와 유전특성의 변화에 대하여 조사하였다. MgO를 5mol%이상 과잉첨가하여 100$0^{\circ}C$에 소결한 시편의 유전율은 5000이상이고, -55$^{\circ}C$에서 1$25^{\circ}C$범위에서 변화율은 +25%에서 -5$0^{\circ}C$ 정도를 나타냈다. XRD 분석결과 perovskite상과 Pb2WO5 결정이 주된상이었으며, 소결온도 및 MgO 첨가량이 증가함에 따라 cubic pyrochlore상인 Pb3Nb4O13와 PbWO4는 감소하였다. SEM에 의한 미세구조의 관찰에서 MgO첨가량이 증가함에 따라 결정성장이 촉진되는 것을 알 수 있었으며 이것이 소결온도 증가에 따른 pyrochlore상의 감소와 함께 유전율을 증가시키는 원인이었다. BSE관찰에서 화학성분 분포의 불균일성이 나타났으며, 각각의 소결온도에서 생성되는 결정상과 함께 유전율의 온도의존성을 완만하게 만드는 원인임을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제20권3호
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• pp.227-235
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• 1983

The dielectric and piezoelectic properties in which $(Zr_{0.52} Ti_{0.48})^{+4}$ ions of $Pb(Zr_{0.52} Ti_{0.48})O_3$ are partially substituted for $W^{+6}$ ions were studied. $ZrTiO_4$ was made by coprecipitation. The specimens of disc shape were sintered respectively at 1180$^{\circ}$to 130$0^{\circ}C$ at an intervals of 2$0^{\circ}C$ for 1 hour. The optimum sintering temperature were found to be between 126$0^{\circ}C$ and 128$0^{\circ}C$. PZT solid solutions sintered had the tetragonal structure with c/a=1.025$\pm$0.005 and theoretical densities incre-ased from 8.02 to 8.17g/cm3 with increasing the amount of the partial substitution of $(Zr_{0.52} Ti_{0.48})^{+4}$ ion for $W^{+6}$ ion The grain size and curie temperature decreased with increasing the amount of $WO_3$ while the dielectric constant increased. When $(Zr_{0.52} Ti_{0.48})^{+4}$ ion was substituted for 1 mole% of $W{+6 ]$ion the planar coupling coefficient$(K_P)$ was as high as 0.58 But as the amount of $WO_3$ increased the mechanical quality factor(Qm) decreased considerably.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.219-222
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• 1996

수열법은 밀폐용기중에서 10$0^{\circ}C$이상의 가열, 가압된 수용액이 반응에 관여하는 것으로써, 수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4 등과 같은 단결정의 육성 뿐만 아니라 균일분산계로부터 균일한 결정성의 미립자 합성에도 폭넓게 이용되고 있다. 세라믹분말의 합성에 있어서, 이 방법은 특히 형상, 입자크기의 제어가 용이할 뿐만 아니라 고상법, 졸-겔법, 공침법에서와 같은 열처리, 분쇄과정이 필요없기 때문에 고순도의 초미립자를 얻을 수 있는 장점이 있다. 근년 미국, 일본에서는 수열법을 이용한 유전, 압전체 등 세라믹분말의 일부가 공업적인 규모로 대량 생산되고 있다. 그러나 이에 대한 국내 기술은 아직 초기단계에 이르고 있는 실정이다. 따라서 본 연구실에서는 수열법에 의한 단결정 육성 (예; 자수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4, KTP, Emerald 등), 박막제조 (예; GaP, PbTiO3, BaTiO3 등), 정제 (고령토, 장석, 도석 등), 원석처리 (진주, 인공 emerald, 비취 등) 그리고 각종 세라믹분말의 합성 등과 같은 다양한 기반기술의 축적과 동시에 공업화에 대응한 수열장치를 위하여 반응용기의 대형화, 엄밀한 밀폐방식, 실용적인 수열조건 등을 개발해 오고 있다. 본 발표에서는 현재까지의 연구개발 내용 중에서 결정성 미립자에 관련한 세라믹분말의 합성에 대한 일부의 결과들을 보고한다. 일반적으로 수열장치는 전기로, 반응용기, 온도 및 압력제어계 등을 기본으로 하고 있으며 시판용의 대부분이 교반기가 부착된 수직형 (vertical type)이다. 이와 같은 방식에 있어서는 엄밀한 밀폐가 곤란, 반응온도의 한계성 (25$0^{\circ}C$ 이하), 증진율의 한계성 (소량생산) 등과 같은 점이 있기 때문에 본 연구실에서는 개폐식 전기로내에 엄밀한 밀폐가 가능한 수평식(horizontal type)의 반응용기를 채택한 뒤 이를 회전 또는 시이소(seesaw)식으로 움직일 수 있도록 하여 연속공정화, 온도구배의 자율조절 그리고 보다 저온에서도 인위적인 이온의 확산을 효율적으로 유도할 수 있도록 하였다. 이와 같은 방식은 기존의 방식과 비교하여 반응용기 내에 응집현상과 미반응물이 존재하지 않으며 또한 단분산으로 결정성 미립자를 대량적으로 얻을 수 있는 장점이 있었다. 다음은 이상과 같이 본 연구실에서 자체 개발한 수열장치를 이용하여 PbTiO3, (Pb,La)TiO3Mn, BaTiO3, ZnSiO4:Mn, CaWO4 등과 같은 세라믹분말에 대한 합성 실험의 결과이다. 압전성, 초전성이 우수한 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 분말의 수열합성은 PbO, TiO2, La2O3 등의 분말을 출발원료로 하여 합성도도 25$0^{\circ}C$부근의 알카리성 용액중에서 결정성 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 미립자를 단상으로 얻었으며 입자의 형상 및 크기는 합성온도와 수열용매의 종류에 의존하였다. 유전체로서 폭넓게 응용되고 있는 BaTiO3 분말은 Ba(OH)2.8H2O, TiO2와 같은 최적의 출발원료를 선택함으로써 15$0^{\circ}C$ 부근의 저온영역에서도 용이하게 합성할 수 있었다. 특히 본 연구에서는 수용성인 Ba(OH)2.8H2O를 사용함으로써 host-guest적인 반응을 유도시키는데 있어 물의 가장 실용적이고 효과적인 수열용매임도 알았다. ZnSiO4:Mn, CaWO4, MgWO4와 같은 형광체 분말은 공업적으로 고상반응 또는 습식법에 의해 얻어지고 있으나 이들 방법에 있어서는 분쇄공정으로 인한 형광특성의 저하와 같은 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수열법을 이용하여 이들 화합물의 합성을 시도하였으며 그 결과 합성온도 30$0^{\circ}C$ 부근의 알칼리성 용액중에서 수열적으로 얻어짐을 알았다. 여기서의 합성분말을 이용하여 실제 조명램프로 제조한 결과 녹색, 청색 발광용 형광체로서 우수한 형광특성을 나타내었다. 천연에서 소량 산출되고 있는 고가의 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말은 도자기의 전사지용 청색안료로써 이용되고 있다. 본 연구실에서는 LiOH.H2O, Al(OH)3, MnO2 등의 분말을 출발원료로 하고 24$0^{\circ}C$ 온도 부근 그리고 물을 수열용매로 하여 천연산에 필적하는 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말을 인공적으로 합성하였다.