• 한국재료학회지
• /
• 제21권7호
• /
• pp.391-395
• /
• 2011

The structure and dielectric properties of poled <001>-oriented 0.7Pb($Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.3PbTiO_3$ (PMN-0.3PT) crystals have been investigated for orientations both parallel and perpendicular to the [001] poling direction. An electric field induced monoclinic phase was observed for the initial poled sample. The phase remained stable after the field was removed. A quite different temperature dependence of dielectric constant has been observed between heating and cooling due to an irreversible phase transformation. The results of mesh scans and temperature dependence of the dielectric constant demonstrate that the initial monoclinic phase changes to a single domain tetragonal phase at 370K and to a paraelectric cubic phase at 405K upon heating. However, upon subsequent cooling from the unpoled state, the cubic phase changes to a poly domain tetragonal phase and to a rhombohedral phase. In the ferroelectric tetragonal phase with a single domain state, the dielectric constant measured perpendicular to the poling direction was dramatically higher than that of the parallel direction. A large dielectric constant implies easier polarization rotation away from the polar axis. This enhancement is believed to be related to dielectric softening close to the morphotropic phase boundary and at the phase transition temperature.

• Composites Research
• /
• 제29권4호
• /
• pp.145-150
• /
• 2016

Polyvinylidene fluoride (PVDF)는 압전성을 나타내는 대표적인 고분자로 1960년대부터 많은 연구가 진행되어 왔다. PVDF는 반결정의 고분자로써 5가지의 결정 구조(${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$, ${\delta}$, 그리고 ${\varepsilon}$형)로 구성되어 있다. ${\alpha}$형과 ${\delta}$형 결정은 전기적으로 반응하지 않는 무극성 결정구조이나 ${\beta}$형, ${\gamma}$형 그리고 ${\varepsilon}$형은 전기적으로 반응하는 극성 결정구조이다. 그 중에서도 ${\beta}$형 결정구조는 트랜스 형 분자 쇄가 평행으로 충진 된 형태로서 PVDF 단위체가 갖는 영구 쌍극자가 모두 한 방향으로 배열되어 있는 구조이기 때문에 자발 분극이 커지게 되고 압전성을 나타내게 된다. 일반적으로 ${\beta}$형 결정구조는 연신을 통한 ${\alpha}$형 결정구조의 변환을 통하여 얻을 수 있고, 연신 후 후처리 공정을 통해 그 양을 증가시킬 수 있다. 습식방사로 제조된 PVDF 섬유는 응고욕에서 극성 용매의 확산 메커니즘에 의해 ${\beta}$형 결정구조가 형성되는 장점을 가지고 있지만 극성 용매가 빠져나감과 동시에 섬유 고화가 진행되기 때문에 용매의 확산 경로가 섬유 내부 기공으로 남게 되는 단점을 가지고 있다. 이 기공은 폴링(Poling) 공정에서 전기장에 의한 분극을 방해하여 그 효과를 감소시키는 역할을 한다. 또한, PVDF 섬유가 압전 특성을 필요로 하는 응용분야에 사용되기 위해서는 섬유 가공 후에 전극이 반드시 부착되어야 하는데 섬유 형태로 제조된 PVDF에 전극을 형성하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 압전성을 갖는 PVDF 섬유를 습식 방사와 건식 방사의 혼합 공정으로 제조하여 기공 문제를 해결하였고, 전극이 섬유 내부에 삽입된 Core/Shell 형태의 PVDF 섬유를 제조하여 까다로운 전극형성 문제를 해결하였다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.47-52
• /
• 1985

The effect of calcining temperature on planar coupling factor Kp resonance and antiresonance frequency of $Pb(Z_{0.53}Ti_{0.47})O_3$ doped with $Nb_2O_5$ has been investigated. The calcining temperature ranged from $700^{\circ}C$ to 110$0^{\circ}C$ The calcining temperature affected on antiresonance frequency more strongly than the resonance frequency. Therefore the Kp was almost entirely dependent upon the antiresonance frequency. The p and antiresonance frequency of the sample in creased with the calcining temperature reaching a maximum at about 90$0^{\circ}C$ When a poling electric field of 35KV/cm was applied to the sample calcined at 90$0^{\circ}C$ and sintered for two hours at 120$0^{\circ}C$ Kp attained a maximum value of 0.64 which is in good agreement with the results of other investigators.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.309-314
• /
• 1988

In this study, the effect of the size of sintered body on resonant and filter characteristics in Pb(Sn1/2Sb1/2)O3-PbTiO3 piezo-electric system were investigated. The attenuation characteristics of ring-dot type and ladder type filter were also investigated. As the size of sintered body was decreased, the resonant characteristic(Fr, Fa) and the center frequency(Fo) were increased. As the poling field was increased, the Kp and bandwidth were increased. The big difference between rign-dot type and ladder type was the sharpness of bandwidth, selectivity and the movement of center frequency.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
• /
• 제10권3호
• /
• pp.295-301
• /
• 1997

다양하고 방대한 양의 정보를 효과적으로 처리, 분배하는 멀티미디어 정보통신 시스템이 광신호에 의한 처리를 통해 구현되어갈 전망이다. 이를 위해 빛을 발생시키는 발광소자, 빛을 검출하는 소광소자, 광신호를 처리하는 광신호 처리소자 그리고 광신호를 전달해주는 광섬유 및 화상정보의 표시를 위한 표시소자 등이 중요한 요소기술이다. 이같은 소자의 제작에 있어 기존 물질로는 요구에 대한 대응이 어려워 보다 우수한 성능의 소재개발이 요구된다. 이에 대한 대체물질로 최근 유기물 또는 고분자가 각광을 받고 있으며, 이를 사용한 소자개발이 활발히 진행되고 있다. 이제까지 무기물로 달성하기 힘들었던 많은 기술들이 유기물로 쉽게 구현이 가능하게 되면 고성능의 소재 및 소자기술은 다가오느 정보화 시대를 더축 풍요롭게 하는데 크게 기여할 것이다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.49-52
• /
• 2006

저손실 Ti:$LiNbO_3$ 광도파로 기판에 외부전계 인가법을 사용하여 주기적으로 도메인을 반전시켰다. $LiNbO_3$의 -Z 면에 Ti 패턴 형성 후 약 $1060^{\circ}C$에서 열처리 과정을 통해 광도파로를 형성하였으며, 제작된 광도파로의 광전송 손실은 ${\sim}0.1dB/cm$ 였다. 도메인 반전을 위해 +Z면에 주기적인 전극 패턴을 형성하였으며, 외부전계의 균일한 인가를 위해 LiCl 전해 용액을 사용하여 도메인을 반전 시켰다. 선택적 화학식각을 통해, 약 $16{\mu}m$의 도메인 반전 주기를 확인 할 수 있었으며, 주기적 도메인 반전구조를 갖는 Ti : $LiNbO_3$ 도파로의 비선형 특성을 측정하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.207-214
• /
• 2001

실리카 유리는 매우 우수한 광도파 소재이지만 비선형 광특성이 거의 없다. 그러나 이런 실리카 유리에 금속 전극과 같은 차단전극을 이용하여 강한 전기장을 장시간 가하게 되면 공간 전하 분극이 발생하게 되고 이에 의해 비선형 광특성이 나타나게 된다는 것은 실험적으로 알려져 왔다. 본 연구에서는 전기분극 시 실리카 유리에서 나타나는 비선형 광특성의 경시적인 변화를 공간적인 위치와 시간에 따라 정확히 예측할 수 있는 수치해석적인 모델을 제시하고자 하였다. 이를 위해서 지금가지 실험들에서 실리카 유리의 비선형 광특성 발생의 원인으로 밝혀진 공간전하분극을 전기분극 기구의 전산모사를 통하여 규명하였다. 비정질 실리카를 전해질 용액과 같은 특성을 지니는 매질로 가정하고 전하운반체가 단지 $Na^{+}$ 밖에 없다는 가정 하에 유한 차분법 (finite difference method)을 이용하였다. 원래의 복잡한 함수들을 표준화 변수들을 이용하여 간단한 식으로 변환하여 $Na^{+}$의 농도와 전기장의 분포를 표준화된 시편의 길이와 인가된 전압의 세기만으로 구할 수 있도록 하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제22권7호
• /
• pp.342-345
• /
• 2012

The dielectric properties and phase transformation of poled <001>-oriented $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-x%PbTiO_3$(PMN-x%PT) single crystals with compositions of x = 20, 30, and 35 mole% are investigated for orientations both parallel and perpendicular to the [001] poling direction. An electric-field-induced monoclinic phase was observed for the initial poled PMN-30PT and PMN-35PT samples by means of high-resolution synchrotron x-ray diffraction. The monoclinic phase appears from $-25^{\circ}C$ to $100^{\circ}C$ and from $-25^{\circ}C$ to $80^{\circ}C$ for the PMN-30PT and PMN-35PT samples, respectively. The dielectric constant (${\varepsilon}$)-temperature (T) characteristics above the Curie temperature were found to be described by the equation$(1/{\varepsilon}-1/{\varepsilon}_m)^{1/n}=(T-T_m)/C$, where ${\varepsilon}_m$ is the maximum dielectric constant and $T_m$ is the temperature giving ${\varepsilon}_m$, and n and C are constants that change with the composition. The value of n was found to be 1.82 and 1.38 for 20PT and 35PT, respectively. The results of mesh scans and the temperature-dependence of the dielectric constant demonstrate that the initial monoclinic phase changes to a single domain tetragonal phase and a to paraelectric cubic phase. In the ferroelectric tetragonal phase with a single domain state, the dielectric constant measured perpendicular to the poling direction was dramatically higher than that measured in the parallel direction. A large dielectric constant implies easier polarization rotation away from the polar axis. This enhancement is believed to be related to dielectric softening close to the morphotropic phase boundary.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
• /
• pp.413-415
• /
• 2000

Piezoelectric ceramics of PZT have been developed to apply for transformers in notebook. Use of piezoelectric ceramics in applications like piezoelectric transformers was made possible by the development of new materials with high electromechanical coupling coefficients and high mechanical quality factor. "Hard" ferroelectiric ceramics of complex composition based on lead zirconate titanate with Mn additive have been prepared. The perovskitic phase reaction of the oxides. The crucial role played by the intermediate mixing and grinding procedures in the assessment of the final properties of the material was investigated. Densification up to approximately the theoretical density value was achieved. The polarization was obtained by subjecting the samples at $30kVcm^{-1}$ poling electric field, in a silicon oil bath heated at $110^{\circ}C$. Their microstructural and morphological properties were checked by X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy. The optimized samples presented very high qualify and electromechanical coupling factors, together with small dielectric loss.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.342-347
• /
• 2016

We investigated the effect of $Bi_{1/2}(Na_{0.82}K_{0.18})_{1/2}TiO_3$ (BNKT) modification on the ferroelectric and electric-field-induced strain (EFIS) properties of lead-free $0.97Bi_{1/2}(Na_{0.82}K_{0.18})_{1/2}TiO_3-0.03LaFeO_3$ (BNKTLF) ceramics as a function of BNKT content (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, and 1). BNKT-modified BNKTLF powders were synthesized using a conventional solid-state reaction method. As the BNKT content x increased from 0 to 1 the normalized electric-field-induced strain ($S_{max}/E_{max}$) was observed to increase at relatively low fields, i.e., below the poling field. Moreover, BNKTLF-30BNKT showed about 460 pm/V as low as at 3 kV/mm, which is a considerably high value among the lead-free systems reported so far. Consequently, it was confirmed that ceramic-ceramic composite, a mixture of an ergodic relaxor matrix and embedded ferroelectric seeds, is a salient way to make lead-free piezoelectrics practical with enhanced EFIS at low field as well as less hysterical.