• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.169-170
• /
• 2005

본 연구에서는 초음파 센서에 응용 가능한 $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3+0.5Wt%$ $MnO_2$ 세라믹스에 Zr/(Ti+Zr)비를 0.37에서 0.41로 변화시킨 조성을 1175 $\sim$ 1200$^{\circ}C$ 온도에서 소결하여 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였고, 압전, 유전 특성을 고찰하였다. 본조성에서 x=0.385 조성에서 최대 유전상수 값 3490 이 나타났으며, 그 이상의 첨가에서는 감소하였다. 상경계 영역인 x=0.385 조성에서 $\varepsilon$r, $K_p$, $d_{33}$ 값이 최대값을 나타내었다. $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3+0.5Wt%$ $MnO_2$, 세라믹스에서는 kp 와 $d_{33}$ 는 Zr/(Ti+Zr)비 0.385조성까지 증가하였다가 그 이상 조성에서 감소하였다. $1175^{\circ}C$에서 2시간 소결한 x=0.385조성에서 $\varepsilon$r=3490, kp=0.71, Qm=476의 우수한 압전 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.210-211
• /
• 2005

[ $(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3$ ](KNN) 세라믹스의 소결 특성과 압전 특성을 높이기 위해 B-site에 Sb를 치환하여 Sb함량에 따른 특성을 측정 하였다. Sb 의 함량을 0mol $\sim$ 0.1mol 까지 첨가한 결과 소결 밀도는 Sb의 첨가량이 많아질수록 증가하다 Sb-0.08mol에서 4.40g/$cm^3$으로 가장 높은 밀도를 가졌으며, 여기서의 전기기계 결합 계수가(Kp) 0.45로 높은 값을 나타내었다. 상전 이 온도는 375$^{\circ}C$로 순수한 KNN 의 420$^{\circ}C$ 보다 약 45$^{\circ}C$정도 떨어졌으나 orthorhombic에 서 tetragonal 로 바뀌는 전이 온도는 KNN이 220$^{\circ}C$, KNNS 가 225$^{\circ}C$로 크게 변하지 않았다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.19 no.9
• /
• pp.838-842
• /
• 2006

0.03Pb$(Sb_{0.5}Nb_{0.5})O_{3}-0.03Pb(Mn{1/3}Nb{2/3)O_{3}-(0.94-x)PbTiO_{3}-xPbZrO_{3}$ ceramics doped with $CeO_{2}$ were synthesized by conventional bulk ceramic processing technique. Phases analysis, microstructures and piezoelectric properties were investigated as a function of $CeO_{2}$ content (0.03, 0.05, 0.1 0.3, 0.5 and 0.7 wt%). Microstructures and phases information were characterized using a scanning electron microscope (SEM) and an X-ray diffractometer (XRD). Mechanical quality factor ($Q_{m}$) and coupling factor(kp) were obtained from the resonance measurement method. Both $Q_{m}$ and $k_{p}$ were shown to reach to the maximum at 0.1 wt% $CeO_{2}$. In order to evaluate the stability of resonance frequency and effective electromechanical coupling factor ($K_{eff}$) as a function of $CeO_{2}$, the variation of resonance and anti-resonance frequency were also measured using a high voltage frequency response analyzer under various alternating electric fields from 10 V/mm to 80 V/mm. It was shown that the stability of resonance frequency and effective electromechanical coupling factor were increased with increasing the $CeO_{2}$ contents.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.310-310
• /
• 2008

본 연구에서는 (1-x) Pb(Zr0.515Ti0.485)$O_3$ - x Pb$(Sb_{1/2}Nb_{1/2})O_3$ + 0.5wt% $MnO_2$ 조성에 Pb$(Sb_{1/2}Nb_{1/2})O_3$ (PSN) (x=0.02, 0.04, 0.06, 0.08) 변화에 따른 미세구조 및 압전, 유전특성에 관해 고찰하였다. PSN 치환량이 증가함에 따라 정방정 (tetragonal)구조에서 삼방정(rhombohedral)구조로 상전이가 일어났으며, 결정립의 크기가 작아지는 것을 확인하였다. 전기기계결합계수 (kp) 는 PSN이 4 mol % 치환됨에 따라 증가하였으며, 더 이상 치환 시 감소하였다. PSN 치환에 따른 전기적 특성은, 결정구조, 결정립의 크기 및 2 차상 등의 미세구조와 긴밀한 관계가 있는 것으로 보여진다. 상경계(Morphotropic Phase Boundary) 영역인 0.96 Pb(Zr0.515Ti0.485)$O_3$ - 0.04 Pb$(Sb_{1/2}Nb_{1/2})O_3$ + 0.5wt% $MnO_2$ 조성에서 $\varepsilon{^T}_{33}/\varepsilon_o$ = 1109, $k_p$= 70.8 (%), $d_{33}$= 325 (pC/N)의 우수한 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.59-59
• /
• 2008

Pb(Zr,Ti)$O_3$(PZT)는 현재 가장 우수한 압전특성을 가진 압전 재료로써, 압전효과와 역압전효과를 이용한 압전 액추에이터, 압전 트랜스듀서, 센서, 레조네이터 등의 활동에 대한 연구과 활발하게 이루어 지고 있다. 그러나 압전성이 우수한 PZT 세라믹스들은 Pb 성분이 포함되어 있기 때문에 환경오염뿐 아니라, 경제적인 측면에서도 많은 문제점을 가지고 있어 최근에는 유해원소인 Pb를 포함하지 않는 친환경 압전 세라믹스에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. (Na, K)$NbO_3$은 뛰어난 특성을 가지고 있어 Pb를 기본조성으로 하는 압전세라믹스를 대체할 수 있는 대표적인 물질중의 하나로 알려져 있다. 그러나, potassium의 수분과의 반응성과, 소결시 휘발로 인해 높은 소결밀도의 NKN을 제조하기 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 Hot pressing, Hot forging, SPS 등 여러가지 방법을 이용하여 연구가 수행되고 있지만, 고가의 제조공정을 이용해야만 한다. 본 연구에서는 $BaSrTiO_3$의 새로운 고용체를 추가시켜 기본 NKN 조성보다 소결밀도, 유전 및 압전특성을 향상시키고자 하였다.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.15 no.12
• /
• pp.814-817
• /
• 2005

In order to enhance energy efficiency in high electric conversion devices such as Power transformers, which need to have high power properties, an alloy design approach in $Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)$ base ceramic system was attempted $0.03Pb(Sb_{0.5}Nb_{0.5})O_3-0.03Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3-(0.94-x)PbTiO_3-xPbZrO_3$[PSN-PMN- PZT] ceramics were synthesized by conventional bulk ceramic processing technique. To improve power properties, the various Zr/Ti ratio was varied ]lear their morphotropic phase boundary (MPB) composition of PSN-PMN-PZT system and their effects on subsequent piezoelectric and dielectric properties for the transformer application at high power were systematically investigated using an impedance analyzer. Microstructure and phase information were characterized using X-ray diffractometer (XRD), a scanning electron microscope (SEM) and others. When the Zr/Ti ratio was 0.415/0.465, the value of $Q_m\;and\;k_p$ were shown to reach to the maximum, indicating that this alloy design can be a feasible composition :or high power transformer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.06a
• /
• pp.306-306
• /
• 2007

최근, LED 구동 인버터, DC-DC 컨버터, AC-DC 컨버터 및 형광등 ballaster 등의 고전압전원장치등에 압전변압기를 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 순수한 $PbTiO_3$는 큐리온도($490^{\circ}C$)가 높고, 기계적강도가 크며, 비유전율(약 200 정도)이 작다. 또한, 두께방향 진동의 전기기계 결합계수 ($K_t$)가 윤곽진동의 전기기계 결합계수($K_p$)보다 크므로 두께방향의 진동모드를 이용한 벌크파 진동자의 경우 윤곽진동방향으로 불요신호(spurious signal)가 적고, 작은 grain size($1\;{\mu}m$정도)로 미세가공이 가능하여 고주파 재료로 이용되고 있다. 압전변압기의 출력 전력을 향상시키기 위해서는 적층으로 제작하여야 하는데 적층 압전변압기 제작시 층간의 내부 전극이 도포된 상태에서 소결하여야 한다. 이때 소걸 온도가 높으면 Pd 함랑이 높은 전극을 사용하여야 하는데 Pd 전극의 가격이 비싸 소자의 경제성이 떨어지게 된다. 따라서 순수한 Ag 전극을 내부전극으로 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결이 가능하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 $(Pb,Ca,Sr)Ti(Mn,Sb)O_3$ 조성을 이용하여 $900^{\circ}C$ 이하의 저온소결이 가능한 두께방향진동모드 적층 압전변암기를 제작하여 그에 대한 전기적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2005.07a
• /
• pp.338-339
• /
• 2005

본 연구에서는 $Fe_2O_3$를 첨가한 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ 세라믹스에서 Zr/Ti 비 변화에 따른 소결 및 압전, 유전특성을 조사하였다. $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$+0.25Wt% $Fe_2O_3$ 계에서 Zr/(Ti+Zr)비(x)를 0.39에서 0.42까지 변화시킨 조성을 1100 - $1250^{\circ}C$ 온도에서 2시간 소결하여 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였고, 압전, 유전 특성 및 RAINBOW 액츄에이터로의 응용을 조사하였다. $1150^{\circ}C$에서 소결한 0.405 조성(x)에서 유전상수(${\varepsilon}r$) = 4669, 전기기계결합계수(kp) = 0.75, 압전상수($d_{33}$) = 810 pC/N의 우수한 특성 값을 나타내었으며, 닥터블레이드법에 의해 RAINBOW 액츄에이터를 제작하여 변위특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2006.06a
• /
• pp.329-330
• /
• 2006

본연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$-$0.6Pb(Zr_{0.405}Ti_{0.595})O_3$ + 0.25wt% $Fe_2O_3$ 조성시스템에 $MnO_2$ (0~1 wt.%)첨가하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본조성을 $1125{\sim}1175^{\circ}C$ 온도에서 2시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. $MnO_2$ 첨가량 증가에 따라 압전 상수와 전기기계결함계수는 감소하였으며, 기계적 품질계수는 0.5 wt% 첨가시까지 증가하였으나 첨가량이 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1125^{\circ}C$에서 소결한 $MnO_2$ 0.5wt%조성에서 ${\varepsilon}r$ = 2040, kp = 0.66, $d_{33}$ = 504, Qm=438의 우수한 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2006.06a
• /
• pp.282-283
• /
• 2006

본 연구에서는 분말입자의 미립화에 따른 $(K,Na)NbO_3$(KNN) 세라믹스의 소결밀도와 압전특성을 평가하였다. 먼저 입자를 미립화 시키기 위해 planetary milling machine을 이용하였으며, 소결밀도 및 압전 특성을 측정하였다. Ball milling을 24~72시간동안 한 결과 particle size는 730~490nm 정도였다. Milling 시간이 증가할수록 입자크기는 감소하였고, 소결밀도는 particle size가 작을수록 증가하였고, $4.50g/cm^3$으로 가장 높은 밀도를 나타냈다. 또한 소결 밀도가 증가함에 따라 기계적 품질 계수(Qm) 역시 증가한 반면, particle size가 작아짐에 따라 전기기계 결합계수(Kp)는 감소하는 경황을 보였다.