• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.33 no.11
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• pp.1292-1300
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• 1996

In-site X-ray diffraction measurements under electric field up to 20kV/ cm were carried out on PLZT (x/70/30) with x=7.5, 8.0, 8.5, and 10.5 All of PLZT belonged to cubic phases. At x=7.5, 8.0 and 8.5 PLZT behaved as an antiferroelectric under low electric fields up to 4-8 kV/cm. PLZT became ferroelectric at the higher electric fields. The high-temperature measurements on the dielectric constants of PLZT with x=7.5, 8.0 and 8.5 showed that they were similar to relaxor ferroelectrics and underwent a diffuse phase transition from antiferroelectrics to paraelectrics at 50-7$0^{\circ}C$. Their P-E hysteresis curves confirmed that they were antifer-roelectrics. The broad distribution of Curie points suggests that there is a significant disorder of cations and vacances in the crystal structure of those PLZT due to La-substitution. The variation of the lattice strain of PLZT(10.5/70/30) with electic field was very small and did not show any hysteresis confirming that it was paraelectric. The degree of the electric-induced strain variation decreased as La doping increased. In PLZT(7.5/70/30) the intensity of 110 reflection changes sensitively by applying electric field. Some domains with polarization parallel to [110] appeared to be developed in the field-induced ferroelectric phase of the PLZT.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.9
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• pp.846-850
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• 2002

A PMN-PT-BT/Ag composite was prepared by surface modification with MgO sol with hoping to suppress silver's migration during sintering. The mixture of PbO, $N_2O_5,\;TiO_2\;with\;Mg(NO_3)_2$ instead of MgO was ball milled, the solvent was removed and then the dried powders were calcined at 950$^{\circ}C$/1h. The calcined powder were treated with 3.0 mol% $Ag_2O$ and 1.0 wt% MgO sol and calcined at 550$^{\circ}C$/1h. The dielectrics sintered at 1000$^{\circ}C$/4h under a flowing oxygen showed the density of 7.84g/$cm^3$, the room temperature dielectric constant of 18400, the dielectric loss of 2.4%, the specific resistivity of $0.24{\times}10^{12}{\Omega}{\cdot}cm$. It also showed the bending strength of $120.7{\pm}11.26$ MPa and the fracture toughness of $0.87{\pm}0.002\;MPam^{1/2}$ which were comparable to commercial PZT. The microstructure sonsisted of grains of ∼4${\mu}m$. SEM and SIMS analysis showed that Ag grew as ∼1${\mu}m$ and excess MgO as ∼0.5${\mu}m$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.116-116
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• 2007

21 세기에 접어들면서 인터넷을 통한 정보 통신의 발달과 개인 휴대용 이동 통신기기의 활발한 보급에 따라 휴대형 전자기기들의 소형화와 고성능화로 나아가고 있다. 이러한 전자기기에 사용될 IC의 내장 메모리 또한 집적화 및 고속화, 저 전력화가 이루어져야 한다. 이러한 전자기기들에 필수적인 압전 세라믹스 부품 중 압전 부저 및 기타 음향 부품등을 각종 전자기기와 무선 전화기에 채택함으로써 압전 부품에 대한 수요와 생산이 계속 증가할 것으로 전망된다. 이처럼 압전 세라믹스를 이용한 그 응용 범위는 대단히 방대하며, 현재 모든 압전 부품들은 PZT 계열 재료로 만들어지고 있고, 차후 모두 비납계열 재료로 대체될 것이 확실시된다. Pb의 환경오염은 이미 오래전부터 큰 문제점으로 인식되고 있었으며 그 일례로 미국의 캘리포니아 주에서는 1986년부터 약 800종의 유해물질, 그 중에서도 Pb 사용을 300ppm 이하로 규제하는 Proposition 65를 제정하여 실행하고 있다. 그리고 2003년 2월에 EU (European Union) 에서 발표한 전자산업에 관한 규제 사항중 하나인 위험물질 사용에 관한 지칭 (Restriction of Hazardous Substance, RoHS) 에 의하면, 2006 년 7월부터 전기 전자 제품에 있어서 위험 물질인 Pb을 포함한 중금속 물질(카드늄, 수은, 6가 크롬, 브롬계 난연재)의 사용을 금지한다고 발표하였다. 비록 전자세라믹 부품에 함유된 Pb는 예외 사항으로 두었지만 대체 가능한 물질이 개발되면 전자세라믹 부품에서도 Pb의 사용을 금지한다고 규정하였다. 더욱이 일본은 2005 년부터 Pb 사용을 금지시켰다. 이와 같이 Pb가 환경에 미치는 영향 때문에 비납계 강유전 물질 및 압전 세라믹스 재료에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비납계 강유전체의 patterning을 위해서, NKN 박막을 고밀도 플라즈마원인 ICP를 이용하여 식각 mechanism을 연구하고, 식각변수에 따른 식각 공정을 최적화에 대하여 연구하였다. 가스 혼합비에 따라 식각 할때 700 W의 RF 전력과 - 150 V의 직류 바이어스 전압을 인가하였고, 공정 압력은 2 Pa, 기판 온도는 $23^{\circ}C$로 고정하였다. 식각 속도는 Tencor사의 Alpha-step 500을 이용하여 측정되었으며 식각 시 NKN 박막 표면과 라디칼과의 화학적인 반응을 분석하고 식각 메커니즘을 규명하기 위하여 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)를 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.306-306
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• 2008

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수 가 있어서, 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 전자세라믹스 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소걸온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 분말을 볼 밀링 (ball milling)을 통해 24시간 동안 혼합하고, 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 다시 72시간 동안 볼 밀링 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 직경 15mm의 디스크 형태로 성형한 후, 850~$975^{\circ}C$ 범위에서 온도를 변화시키면서 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. 압전특성은 $d_{33}$-meter로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였다. 또한 강유전체 특성 평가 장치 (Precision-LC)를 이용하여 분극-전계 특성을 평가하였다. 이상의 연구를 통하여 소결 온도가 $900^{\circ}C$인 경우에서도 양호한 압전 특성을 확보 할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.5
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• pp.367-371
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• 2001

In this paper, theS $r_2$(T $a_{1-x}$ , N $b_{x}$)$_2$ $O_{7}$(STNO) films among ferroelectric materials having a low dielectric constant for metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor(MFS-FET) were discussed. The STNO thin films were deposited on p-type Si(100) at room temperature by co-sputtering with S $r_2$N $b_2$ $O_{7(SNO)}$ ceramic target and T $a_2$ $O_{5}$ ceramic target. The composition of STNO thin films was varied by adjusting the power ratios of SNO target and T $a_2$ $O_{5}$ target. The STNO films were annealed at 8$50^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$ and 9$50^{\circ}C$ temperature in oxygen ambient for 1 hour. The value of x has significantly influenced the structure and electrical properties of the STNO films. In the case of x= 0.4, the crystallinity of the STNO films annealed at 9$50^{\circ}C$ was observed well and the memory windows of the Pt/STNO/Si structure were 0.5-8.3 V at applied voltage of 3-9 V and leakage current density was 7.9$\times$10$_{08}$A/$\textrm{cm}^2$ at applied voltage of -5V.of -5V.V.V.