• 한국자기학회지
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• 제15권2호
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• pp.113-117
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• 2005

4-point focused floating Bone furnace를 이용하여 multiferroic $HoMnO_3$ 단결정을 제조하였으며, 직접합성법으로 $HoMn_{1-x}\;^57Fe_xO_3$ (x=0, 0.01, 0.02, 0.05) 분말 시료를 제조하여 그 결정학적 및 자기적 성질을 연구하였다. 결정구조는 hexagonal 구조로, (110) 방향이 자화용이축 임을 알 수 있었고, 온도 변화에 따른 강유전 상수(dielectric constant $\epsilon$)는 c축과 평행한 방향에서 특이성(anomaly)을 갖는 것으로 나타났다. 이 때 특이성이 나타나는 온도 구간은, c축 방향으로 인가된 자기장 세기에 따라 민감하게 변화함이 관측되고 있어, multiferroic 소자로의 응용 가능성을 제시하고 있다. 한편 Mn 자리에 $^{57}Fe$를 미량 치환한 분말 시료에 대하여 $M\ddot{o}ssbauer$ 분광학적 연구를 수행하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.306-306
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• 2010

21 세기는 언제, 어디에서, 누구나가 정보를 자유롭게 염가에 이용할 수 있는 유비쿼터스 정보사회가 될 것으로 예상하고 있다. 이러한 유비쿼터스 사회가 실현되기 위해서는 필연적으로 대두되고 있는 과제가 에너지 공급원의 문제이다. 휴대용 전자제품이나 소형 에너지 공급원으로 지금까지 주로 전지가 사용되어 왔지만 이것들은 교환 및 충전이 불가피하다. 이러한 불편함을 개선하기위해 교환과 충전이 불필요하거나 아주 장시간동안 공급해주는 형태의 에너지 공급원의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 에너지 공급원으로 최근에 많은 연구가 되고 있는 것이 주위의 환경으로부터 버려지는 에너지를 수확(harvesting)하여 전력으로 변환하는 에너지 하베스팅 (energy harvesting)기술이 연구 개발되고 있다. 에너지 하베스팅 응용을 위해서 사용되어지는 압전 세라믹스는 전압출력계수 ($g_{33}$)가 커야하는데 이것은 압전상수 ($d_{33}$)와 유전상수 (${\varepsilon}_{\tau}$)의 값에 영향을 받는 것으로 알려져있다. 그 중에서 우수한 전기적 특성 때문에 PZT를 기반으로 하는 압전 세라믹스가 사용되어져왔다. 그러나 Pb의 높은 유독성과 Pb를 포함하는 제품들의 처분문제들로 인해 제조에 관한 많은 문제점들을 지니고있다. 그리하여, Pb를 포함하지 않는 Pb-free계에 관한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 다양한 Pb-free계 후보자들 가운데 $K_{0.5}Na_{0.5}NbO_3$ (KNN)는 높은 큐리온도와 좋은 강유전 특성 및 압전특성 때문에 PZT를 대체할 가장 장래성있는 대안들 중의 하나로 고려되고 있다. 그러나 고온에서 알칼라인 원소들의 높은 휘발성 때문에 보통의 소결공정으로는 소결이 잘되고 치밀한 세라믹스를 얻기가 어렵다. 많은 연구에서 KNN 세라믹스의 소결성을 개선하기 위하여 강유전 또는 반강유전체인 $SrTiP_3$와 $LiTaO_3$를 고용체 형성에 포함시키고 또한 $K_4CuNb_8O_{23}$, $MnO_2$, CuO등과 같은 소결조제를 첨가하여 압전 특성과 소결성을 개선시켰다. 따라서 본 연구에서는 비화학양론적 (1-X)[$[(K_{0.5}Na_{0.5}]_{0.97}(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3]$ + 0.008CuO + 0.2wt% $Ag_2O$ + X $CeMnO_3$의 조성을 사용하여 A사이트와 B 사이트에 각각 Ce이온과 Mn 이온의 치환량을 변화하여 그에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.

• 공업화학전망
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• 제24권1호
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• pp.3-13
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• 2021

강유전체는 특유의 높은 유전상수와 자발분극으로 인해 반도체 소자 및 센서 등에서 널리 활용되어 왔다. 강유전체의 특성을 활용하여 광전소자에서 형성된 전하를 원하는 방향으로 쉽게 이동시킬 수 있는 특성을 가지고 있어 광전소재와 결합 시 특성 향상이 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 강유전체와 기존 태양전지와의 융합 연구들은 기초적인 단계의 연구가 산발적으로 진행되고 있으나, 아직 실용화 단계에는 이르지 못하고 있다. 본 서지에서는 최근에 활발히 연구되기 시작한 강유전 기반 광소자와 그 관련 연구를 소개하고자 한다. 특히 강유전체 자체를 활용한 태양전지와 유기태양전지, 실리콘 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등 최근 가장 활발히 연구되고 있는 태양전지 소재와 강유전체를 결합한 새로운 태양전지의 연구동향을 다룰 고자 한다. 이와 같은 자발분극에 의한 캐리어 이동의 변화는 에너지 소자 전반에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권5호
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• pp.301-313
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• 2021

본 논문은 대학 연구실과 산업현장에서 강유전 압전 분야 연구를 갓 시작한 이들이 압전 소재의 특성에 대한 기초적, 이론적 개념에 대해서는 각종 교과서와 논문을 통해 쉽게 접할 수 있는 반면, 그 특성들이 실제로 어떻게 측정되고 평가되는 지에 대한 정보를 얻기가 힘들다는 점에 착안하여 압전 분야 입문자가 관련 측정 기술을 보다 쉽게 이해하고 접근할 수 있도록 돕는 것을 목적으로 한다. 기초 유전 물성인 임피던스에 기반한 유전상수와 유전손실 측정법을 시작으로 압전상수, 전기기계결합계수, 품질계수 및 측정 방법에 대해 논의하고, 강유전성을 대표하는 전계에 따른 분극 변화 측정법에 대해 기술하였다. 본 논문에서는 이미 표준화되어 있는 측정법들을 소개하고 있지만, 이를 숙지하고 응용한다면 보다 도전적이고 창의적인 측정법을 도출할 수 있을 것으로 기대한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.63-68
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• 2019

온도 및 압축응력 변화에 따른 PIN-PMN-PT계 압전 단결정의 유전 특성과 압전 특성을 조사하였다. 단결정의 결정상은 110℃ 영역에서 강유전 rhombohedral 구조에서 tetragonal 구조로, 190℃ 영역에서 tetragonal 구조로부터 상유전 cubic 구조로 변화하였다. 전계 인가에 따른 분극 및 변위의 변화율로부터 압전상수와 비유전율을 계산하였으며, 이는 계측기로부터 측정된 값과 유사한 수준을 나타내었다. 샘플에 인가되는 압축응력이 증가할수록 압전상수 d₃₃과 비유전율값은 증가하는 경향성을 나타내었다. 측정 온도 5℃에서 샘플에 인가되는 압축응력이 60 MPa인 경우 d₃₃ 값이 4500 pC/N로 계산되었으며, 측정 온도 60℃인 경우, 샘플에 인가되는 압축응력이 40 MPa 일 때 비유전율 62000이 계산되었다. 압축응력이 높아질 때 압전상수와 비유전율 값이 상승한 것은 rhombohedral 상에서 orthorhombic 상으로의 전이에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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• pp.873-877
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• 2006

[ $Ta_2O_5$ ] 절연막을 제조하기 위하여 ANODE OXIDATION 공정을 수립하였다. Electrolyte에서의 전압강하는 정전류 모드에서 예상되는 전압의 변화에는 영향을 주지 않지만, 정전압 모드에서 전류의 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다. 전해질에서의 전압 강하가 음극산화 전압과 같은 값을 갖는 경우, 전류는$Ta_2O_5$/전해질 계면에서의 전압강하가 증가함에 따라 logarithmic한 형태로 변화하는 것으로 나타났다. 음극 $Ta_2O_5$ 절연막 제조공정에 있어서 전해질에서의 전압 강하는 정전류 모드에서 두께의 손실을 발생시키지만, 정전압 모드에서 다시 복원되기 때문에, 최종 두께는 음극산화 전압에 비례하는 것으로 나타났다. 음극 $Ta_2O_5$ 절연막의 전기적 특성을 조사한 결과, 항복전압은 Electrolyte의 농도와 Anodization Current에 반비례하는 것으로 나타났다. 절연막의 두께가 $1500\AA$일 때 Breakdown Voltage는 350volt. 유전상수는 29로 측정되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권9호
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• pp.829-834
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• 2002

$Er(NO_3)_3{\codt}5H_2O,\;Mn(CH_3CO_2)_2{\cdot}4H_2O$를 출발원료로 사용하여 졸-겔 법으로 Si(100) 기판 위에 코팅된 $ErMnO_3$ 박막의 강유전 특성에 관하여 연구하였다. $ErMnO_3$ 박막은 800$^{\circ}C$에서 결정화가 시작되었으며, (001)로 우선 배향된 $ErMnO_3$ 박막을 얻을 수 있었다. 본 실험에서 800$^{\circ}C$에서 1 h 열처리하여 얻은 $ErMnO_3$ 박막은 1∼100 KHz의 주파수 범위에서 유전 상수(k)는 26, 유전 손실(tan ${\delta}$)은 0.032의 값을 나타내었으며, 이때 $ErMnO_3$ 박막의 입자 크기는 10∼30 nm이었다. 강유전 특성은 (001) 배향성이 증가할수록 잔류 분극 값이 증가하였으며, 800$^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 $ErMnO_3$ 박막의 잔류 분극 값($P_r$)은 400 nC/$cm^2$를 나타내었다. 또한 열처리 시간이 증가할수록 치밀하고 균일한 박막을 얻어 낮은 항전계 ($E_c$) 값을 가졌다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.83-83
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• 2009

우수한 압전성을 가지는 PZT는 인체에 유해한 다량의 PbO을 함유하여 심각한 환경문제를 야기함은 물론 제조 공정 중 PbO 휘발 억제 시설 구비에 따른 경제적 부담 등 문제점이 지적되었다. 따라서 환경오염 및 가격경쟁력을 갖추기 위해 현재 무연 조성 세라믹스에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 비납계 압전 세라믹의 연구는 비스무스 레이어형과 페로브스카이트 형 비납계 세라믹스의 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 $(Na,K)NbO_3$ 계는 페로브스카이트 구조를 가지는 비납계 세라믹으로 현재 많은 연구가 진행되고 있다. 이 물질은 PZT계와 유사하게 상전이(morphotropic phase boundary:MPB)영역을 가지고 있 으며 이 영역에서 높은 압전 특성을 보여주고 있다. 최근 $Na_{0.5}K_{0.5}NbO_3$에 $LiTaO_3$를 치환하여 우수한 압전 특성을 지니는 조성이 개발되고 있지만, 보통 소성법으로 제조된 세라믹스는 PZT계 세라믹스와 비교하여 특성이 떨어진다. 본 연구에서는 압전성이 우수한 $(Na_{0.44}K_{0.52}Li_{0.44})(Nb_{0.90}Sb_{0.06}Ta_{0.04})O_3$ 조성에 도너 도핑과 억셉터 도핑을 한 다음 전기기계결합계수, 압전상수, 유전상수의 변화를 평가하고, hardener 와 softener 특성이 본조성에서 나타나는지를 관찰하였다. 실험방법은 보통 소성법을 사용하였으며, 분쇄와 혼합은 직경 3 mm zirconia ball을 사용하여 볼밀 하였다. $850^{\circ}C$ 에서 5h 하소 후 $1100{\sim}1200^{\circ}C$ 에서 소결하고, 두께 1 mm로 연마한 다음 silver paste를 $650^{\circ}C$ 에서 소부하여 전극을 형성하였다. 제작된 시편은 $90^{\circ}C$의 실리콘유에서 3~4 kV/mm의 전계를 가해 20분간 분극 처리를 수행하였다. 제작된 시편의 압전전하 상수 값은 d33-meter(APC-8000)를 이용하여 측정하였고, 유전율, 전기기계결합계수 및 기계적품질계수 등은 임피던스 분석기 (impedance/gain phase analyzer)를 이용하여 특성을 측정 하였다. 또한 전압-분극 특성의 평가에는 강유전특성 측정기(ferroelectric tester: Precision-LC, Radiant Technologies, USA)를 이용하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권6호
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• pp.606-611
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• 1999

Kaolin으로부터 합성한 mullite에 brosilicate계 유리를 혼합하여 기판재료로 적합한 저유전성 Mullite/Glass 복합체를 제조하였다. 유리를 첨가함으로써 액상소결에 의한 Cu, Au, Ag-Pd 등의 배선 사용이 가능한 저온에서 치밀한 소결체를 얻을수 있었다. 기판의 물성저하의 원이 되는 유리의 결정화는 나타나지 않았다. 소결온도 950~$1100^{\circ}C$의 범위에서 유리 50 wt%의 조성의 복합체에서 유전상수 약 5.2~5.4 (at 1 MHz), 열팽창을 5.3~$5.7{\times}10^{-6}{\cdot}^0C^{-1}$, , 꺾임강도 130 MPa로 high-performed substrate로서 적합한 특성을 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권11호
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• pp.1292-1300
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• 1996

PLZT(x/70/30)의 x=7.5, 8.0, 8.5, 10.5 조성에 대하여 전계인가와 동시에 X-선 회절측정을 전계 20kV/cm에 이르기까지 수행하였다. 모든 PLZT는 입방상에 속하였다. x=7.5, 8.0, 8.5에서 PLZT는 4~8kV/cm의 낮은 전계에 이르기까지 반강유전적인 특성을 보였으며 보다 높은 전계에서는 강유전적인 특성을 나타내었다. 온도에 따른 유전상수의 측정에 따르면 x=7.5, 8.0, 8.5 조성에서 PLZT는 완화형 강유전체와 유사하였으며 50-7$0^{\circ}C$에서 확산적인 반강유전-상유전 상전이가 나타났다. 자발분극-전계(P-E) 이력곡선은 이들이 반강유전적인 특성을 가지고 있음을 보여주었다. 매우 넓은 큐리점의 분포는 이들 PLZT의 결정구조에서 La 치환에 의한 양이온 및 빈자리의 무질서도가 상당함을 시사한다. PLZT (10.5/70/30)의 전계에 따른 변형은 매우 미미하였으며 이력현상이 없는 상유전적인 특성을 보였다. 전계인가에 따른 변형률은 La 치환량이 증가함에 따라 감소하였다. PLZT(7.5/70/30)에서 110회절선의 강도는 전계인가에 민감하게 변화하여, [110] 방향에 평행한 자발분극을 가지는 분역이 전계인가로 유도된 PLZT의 강유전상에서 발달된 것처럼 여겨진다.