• 제목/요약/키워드: Ferroelectric ceramics

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CeMnO3가 치환된 저온소결 PMW-PNN-PZT 세라믹스의 유전 및 압전 특성 (Dielectric and Piezoelectric Properties of Low Temperature Sintering PMW-PNN-PZT Substituted with CeMnO3)

  • 김용진;류주현
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제28권3호
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    • pp.160-164
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    • 2015
  • In this study, $(1-x)Pb(Mg_{1/2}W_{1/2})_{0.03}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.09}(Zr_{0.5}Ti_{0.5})_{0.88}O_3+xCeMnO_3$ (x= 0~0.02) ceramics were prepared by Columbite precursor method. The phase structure, ferroelectric and piezoelectric properties were systematically investigated. It was found that PMW-PNN-PZT possessed superior electrical properties due to its composition close to the MPB (morphotropic phase boundary). Coercive electric field of 10.05 [kV/cm] and density of 7.88 [$g/cm^3$] were obtained when the substitution amount of $CeMnO_3$ is x=0.02. In contrast, specimens with x=0.01 showed the mechanical quality factor($Q_m$) of 1,091 and the electromechanical coupling factor($k_p$) of 0.613.

$(Pb_{1-x}La_x)(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3$ 박막의 La 치환량에 따른 특성 (Characteristics of $(Pb_{1-x}La_x)(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3$ thin films as a function of La content)

  • 정낙원;이성환;이동영;김동훈
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제30권8호
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    • pp.894-900
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    • 2006
  • The electrical characteristics associated with crystal structure changes as a function of La content for $(Pb_{1-x}La_x)(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3$ thin films were investigated for applications in memory capacitors. Tetragonality of PLZT films decreased with increasing La content. Thin films with La $\geq$ 20 mol% were found to be cubic. Films with La $\geq$ 12 mol% exhibited broader dielectric peaks compared to those of bulk ceramics and behaved as relaxer ferroelectrics. Tetragonal PLZT film with 12 mol% La had a dielectric constant maximum of 1330 at room temperature and a charge storage density of ${\sim}18{\mu}C/cm^2$ at 5 V. Decrease in coercive field and remnant polarization with increase in La content were resulting from less dipolar response caused by the decreased crystal anisotropy. The leakage current densities $<10^{-8}A/cm^2$ up to 5 V bias voltage were observed for the films with La $\geq$ 14 mol%.

Investigation of Lattice Effects in Perovskites by $O-isotope^{18}$ Exchange

  • Itoh, Mitsuru;Mahesh, Rajappan;Wang, Ruiping
    • The Korean Journal of Ceramics
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    • 제6권3호
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    • pp.309-314
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    • 2000
  • In the present study, preliminary experimental results of the change in the properties of perovskite-type oxides caused by the $^{18}O$- exchange have been reported. Two systems were selected for the exchange, (1) $ATiO_3$(A=Ca,Sr,Ba) and (2) manganese perovskite. The dielectric properties of isotope-exchanged $SrTi^{18}O_3$showed a drastic change from a quantum paraelectricity below 3K to ferroelectric-like behavior with a peak at 23K and an enhanced dielectric constant, 35000 at the peak. On the contrary, the $T_c$ for $BaTiO_3$was found to increase by 0.9K. The observed isotope shift of $T_c$ as well as $T_co$ for the manganese perovskites is correlated with the key parameters controlling the lattice such as $Mn^{3+}$ content, average ionic radius of the A-site cation <$r_A$> ad A-site ionic disorder $\sigma^2$.

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Structural and Electrical Properties of Pb(Zr0.4Ti0.6O3/PbZr0.6Ti0.4)O3 Heterolayered Thick Films

  • Park, Sang-Man;Lee, Sung-Gap;Yun, Sang-Eun;Noh, Hyun-Ji;Lee, Young-Hie;Bae, Seon-Gi
    • Transactions on Electrical and Electronic Materials
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    • 제7권6호
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    • pp.279-282
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    • 2006
  • [ $Pb(Zr_{0.4}Ti_{0.6}O_{3}\;and\;Pb(Zr_{0.6}Ti_{0.4})O_{3}$ ] paste were made and alternately screen-printed on the $Al_{2}O_{3}$ substrates. We have introduced a press-treatment to obtain a good densification of screen printed films. The porosity of the thick films was decreased with increasing the applied pressure and the thick films pressed at 60 MPa showed the dense microstructure and thickness of about $76\;{\mu}m$. The remanent polarization and coercive field increased with increasing applied pressure and the values for the PZT thick films pressed at 60 MPa were $17.04{\mu}C/cm^{2}$ and 78.09 kV/cm, respectively.

Pb$[(Mn_{1/3}Sb_{2/3})_{0.04}\;Zr_x\;Ti_y]O_3$ 세라믹스의 압전 및 강유전특성 (Piezoelectric and Ferroelectric Properties of Pb$[(Mn_{1/3}Sb_{2/3})_{0.04}\;Zr_x\;Ti_y]O_3$ Ceramics)

  • 이용현;조정호;김병익;최덕균
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.257-257
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    • 2007
  • 압전 액츄에이터의 효율적 작동을 위해서는 변위량이 크고 이력이 없으며 응답이 빠르고 온도특성이 좋아야 하는 등의 여러 조건들을 만족시켜야 한다. 따라서 본 실험은 압전 효율은 높이고 압전 손실은 낮추기 위하여 Pb$[(Mn_{1/3}Sb_{2/3})_{0.04}\;Zr_x\;Ti_y]O_3$, 세라믹스를 선정하였으며 Zr/Ti의 변화(x=0.47~0.5, y=0.46~0.49)에 따른 각각의 압전 특성 및 강유전 특성을 조사하였다. 일반적인 산화물 합성법을 이용하여 압전 분말을 제조하였고 EMAS standard(6001)에 근거하여 시편을 제조하였다. XRD 관찰결과 모든 조성에서 perovskite구조의 단일상만을 나타내는 소결체를 얻을 수 있었으며 FE-SEM 관찰결과 $1250^{\circ}C$의 소결시편이 $2-3{\mu}m$의 grain size를 갖는 치밀한 미세구조를 나타내었다. 가장 우수한 압전특성을 나타내는 조성은 Zr/Ti의 비가 0.485/0.475 조성이었으며 그때의 전기기계 결합계수(Kp) 값은 62.5%였고, 기계적 품질계수(Qm) 값은 1004였다.

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투광성 $Ba(La_{1/2}Nb_{1/2})O_3-Pb(Zr_yTi_{1-y})O_3$ 세라믹의 $PbZrO_3$조성에 따른 강유전 특성 (Ferroelectric properties of the $Ba(La_{1/2}Nb_{1/2})O_3-Pb(Zr_yTi_{1-y})O_3$ceramics with $PbZrO_3$ contents)

  • 류기원;이성갑;배선기;이영희
    • E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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    • 제6권3호
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    • pp.241-247
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    • 1993
  • 본 연구에서는 투광성 0.085Ba(L $a_{1}$2/N $b_{1}$2/) $O_{3}$- 0.915Pb(Z $r_{y}$ $Ti_{1-y}$) $O_{3}$(0.45.leq.y.leq.0.70)세라믹을 2단 소성법으로 제작한 후, PbZr $O_{3}$조성 및 온도에 따른 구조적, 강유전적특성을 측정하였다. XRD측정 결과, PbZr $O_{3}$조성이 감소할수록 결자상수 및 단위격자 체적은 감소하였으며 시편의 결정구조는 입방정계에서 능면체정계, 정방정계로 변화되었다. 8.5/60/40시편의 경우 포화분극, 잔류분극 및 항전계가 각각 33.28[.mu.C/$cm^{2}$], 4.15[kV/cm]로 전형적인 메모리 특성을 나타내었으며 PbZr $O_{3}$조성이 증가함에 따라 강유전 이력곡선은 slim loop특성을 나타내었다. 잔류분극은 온도가 증가함에 따라 감소하였으며 특히 PE-FE상경계 부근에 위치한 조성의 경우, 상전이 온도 이하의 온도에서 급격히 감소하는 경향을 나타내었다.다.

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Structure and Magnetic Properties of Ho and Ni Co-doped BiFeO3 Ceramics

  • Hwang, J.S.;Yoo, Y.J.;Park, J.S.;Kang, J.H.;Lee, K.H.;Lee, B.W.;Kim, K.W.;Lee, Y.P.
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.183-183
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    • 2014
  • Recently, multiferroic materials gain much attention due to their fascinating fundamental physical properties. These materials offer wide range of potential applications such as data storage, spintronic devices and sensors, where both electronic and magnetic polarizations can be coupled. Among single-phase multiferroic materials, $BiFeO_3$ is typical because of the room-temperature magnetoelectric coupling in view of long-range magnetic- and ferroelectric-ordering temperatures. However, $BiFeO_3$ is well known to have large leakage current and small spontaneous polarization due to the existence of oxygen vacancies and other defects. Furthermore the magnetic moment of pure $BiFeO_3$ is very weak owing to its antiferromagnetic nature. Recently, various attempts have been performed to improve the multiferroic properties of $BiFeO_3$ through the co-doping at the A and the B sites, by making use of the fact that the intrinsic polarization and magnetization are associated with the lone pair of $Bi^{3+}$ ions at the A sites and the partially-filled 3d orbitals of $Fe^{3+}$ ions at the B sites, respectively. In this study, $BiFeO_3$, $Bi_{0.9}Ho_{0.1}FeO_3$, $BiFe_{0.97}Ni_{0.03}O_3$ and $Bi_{0.9}Ho_{0.1}Fe_{0.97}Ni_{0.03}O_3$ bulk compounds were prepared by solid-state reaction and rapid sintering. High-purity $Bi_2O_3$, $Ho_2O_3$, $Fe_2O_3$ and $NiO_2$ powders with the stoichiometric proportions were mixed, and calcined at $500^{\circ}C$ for 24 h to produce the samples. The samples were immediately put into an oven, which was heated up to $800^{\circ}C$ and sintered in air for 1 h. The crystalline structure of samples was investigated at room temperature by using a Rigaku Miniflex powder diffractometer. The field-dependent and temperature-dependent magnetization measurements were performed with a vibrating-sample magnetometer and superconducting quantum-interference device.

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$Pb(Fe _{1/2}Ta_{1/2})O_3$의 합성, 유전특성 및 질서배열구조 (Syntheses, Dielectric Properties and Ordering Structures of $Pb(Fe _{1/2}Ta_{1/2})O_3$)

  • 우병철;김병국;김병호
    • 한국결정학회지
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    • 제13권3_4호
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    • pp.165-171
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    • 2002
  • 고상반응법에 의해 합성된 분말을 $1100^{\circ}C$에서 소결함으로써 밀도가 $9.3g/cm^3$이고 평균입경이 $5.1{\pm}1.2{\mu}$$Pb(Fe_{1/2}Ta_{1/2})O_3$를 단일상으로 합성하였다. (공간군: Pm3m) $-150{\sim}50^{\circ}C$에서 측정된 비유전율은 인가전압의 주파수가 1kHz일 때 $-41^{\circ}C$에서 비유전율이 3100으로 최대값을 가지고 유전완화(dielectric relaxation)현상 및 완만한 상전이(diffuse phase transition, DPT)가 뚜렷하게 관찰되는 전형적인 완화형 강유전특성을 보였으며 소결후 $1000^{\circ}C$에서의 열처리 시간이 증가함 에 따라 상전이의 완만화도는 감소하여 정상 강유전체화 하였다. 한편, 소결직후 $Fe^{3+}$$Ta^{5+}$ 이온은 투과전자현미경으로도 검출할 수 없는 정도의 단거리 영역에서 화학양론적으로 1 : 1 질서 배열하고 있으며 이러한 B자리 양이온의 질서배열은 열처리 시간이 증가함에 따라 강화됨을 라만분광법으로 확인하였다. 소결직후 $Pb(Fe^{12}Ta_{1/2})O_3$센서의 완화형 강유전특성은 B자리 양이온의 화학양론적 1:1 단거리 질서배열구조와, 열처리한 $Pb(Fe_{1/2}TA_{1/2})O_3$에서의 완화형 강유전특성 감소는 열처리에 따라 강화된 화학양론적 1:1 단거리 질서배열구조와 연관지을 수 있었다.

강유전체 Fresnoite 결정을 갖는 유리의 제조 및 결정화 거동 (Preparation and Crystallization Kinetics of Glasses with Ferroelectric Fresnoite Crystal)

  • 이회관;채수진;강원호
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.161-166
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    • 2005
  • Fresnoite($Ba_2TiSi_2O_8$)결정을 갖는 $xK_2O-(33.3-x)BaO-16.7TiO_2-50SiO_2(mole\%)$ 유리조성에서 BaO를 $K_2O$로 대체함에 따른 유리화, 열적특성 및 결정화 거풍에 관하여 관찰하였다. x(0$\le$x$\le$20)의 함량이 증가함에 따라 유리화가 용이하였으며, 유리 전이온도 및 결정화 온도가 저온부로 이동하였다. $Ba_2TiSi_2O_8$결정상의 생성을 XRD분석을 통하여 확인하였으며, x의 함량증가가 이질상의 생성과는 무관함을 보였다. 결정화 거동을 DTA를 이용한 비등온법에 의하여 조사하였으며, x의 함량증가에 따라 avrami 지수(n)가 $2.26 {\pm}0.1,\;2.03 {\pm}0.1,\;1.93{\pm}0.15$로, 활성화 에너지는 약 $279 {\pm}12kJ/mole,\;302{\pm}7kJ/ mole,\;319{\pm}1kJ/mole$ 로 변화하였으며, SEM분석결과 x의 함량 증가 시 결정의 방향성이 두드러짐이 관찰되었다.

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p-Phenylenediamine Dihydroperchlorate의 결정 및 분자구조 (The Crystal and Molecular Structure of p-Phenylenediamine Dihydroperchlorate)

  • 안중태
    • 대한화학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.320-329
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    • 1977
  • p-Phenylenediamine dihydroperchlorate의 세포상수는 $a=4.79{\pm}0.02,\;b=9.03{\pm}0.02,\;c=7.12{\pm}0.03{\AA},\;{\alpha}=109.4{\pm}0.2,\;{\beta}=79.6{\pm}0.2,\;r=104.6{\pm}0.2^{\circ},\;Z=1$이며 공간군은 $P\={1}$이다. 구조는 Patterson 및 Fourier법으로 해석하였으며 block diagonal 최소자승법으로 정밀화하였따. 등경사 Weissenberg 사진들에서 얻은 387개의 관측된 반사에 대하여 R값은 0.13이었다. 이 물질의 결정구조에서 수소결합은 아미노기와 과염소산 이온 사이에서 이루어져 있으며 2가지 형이 있다. 첫째것은, 한개의 삼지형 N${\cdot}{\cdot}{\cdot}$O 수소결합이고, 둘째것은, 보통형의 2개의 N${\cdot}{\cdot}{\cdot}$O 수소 결합이다. 한개의 p-phenylenediamine 그룹은 실험오차 내에서 평면이며 12개의 과염소산이온에 결합되어 있다. 그중 10개의 과염소산이온은 수소결합으로 연결되어 있으며 2개는 van der Waals 힘들로 접촉되어 있다. 한개의 과염소산이온은 6개의 p-phenylenediamine과 4개의 과염소산이온에 의하여 둘러싸여 있따. 6개의 p-phenylenediamine 그룹 중 5개는 수소결합이 되어있고 나머지는 van der Waals 힘으로 접촉되어 있다.

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