• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.171-172
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• 2005

PSNZT계 압전 세라믹스는 압전 특성을 개량하고, 여러 가지 응용 분야의 요구를 만족할 특성을 얻기 위해 Mn을 포함하는 첨가물에 관한 연구를 하였다. Mn을 포함하는 산화물은 기계적 품질계수($Q_m$)를 높이는 강화제로 널리 활용되고 있으며, $Mn^{4+}$를 갖는 $MnO_2$가 가장 많이 사용되고 있다. 산화물에서 Mn 전자가는 여러 상태 인데, 이런 전자가의 변화가 압전 특성에 미치는 영향을 조사하였다. Mn 전자가에 따라서 소결체의 미세구조는 $MnCO_3$와 $Mn_3O_4$경우 입자크기가 10${\mu}m$정도였으며, $Mn_2O_3$와 $MnO_2$의 입자크기는 $1\sim5{\mu}m$정도로 불규칙하였다. 전반적으로 소결체는 밀도가 $7.75g/cm^2$이상이었고, 치밀하였다. $MnCO_3$경우 전기기계 결합계수는 56%이고, $MnO_2$경우 기계적 품질계수는 2000이상이었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.20 no.4
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• pp.315-323
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• 1983

Effect of NiO and $MnO_2$ addtivies on the dielectric piezoelectrics and polarization-reversal properties of $(Pb_{0.936} La_{0.064})$$(Zr_{0.60}Ti_{0.40})O_3$ ceramics have been investigated. The specimens were prepared by the mixed oxide techni-que and atmosphere sintering method. The room temperature X-ray diffraction studies show that perfect perovskite solution with tetragonal structure was obtained from PLZT and its additives. The dielectric constant and dissipation factor decreased with the addition of both NiO and $MnO_2$ The Curie of Curie temperature was not observed but they displayed broadened maxima. The planar coupling factor was improved by addition of NiO and also increased with increasing sintering time carried out at 105$0^{\circ}C$ Addition of $MnO_2$ yielded a markedly high mechanical quality factor. The space-charge field decreased with the addition of NiO but increased with the addition of $MnO_2$ The planar coupling factor and space-charge field showed same dependence on the additivies. The tetragonality Curie temperature and planar coupling factor of $(Pb_{0.936} La_{0.064})$$(Zr_{0.60}Ti_{0.40})O_3$ were higher than those of $(Pb_{0.936} La_{0.064})$$(Zr_{0.568}NU_{0.032}Ti_{0.40})_{0.984}O_3$ but the grain size lattic parameter dielectric constant dissipation factor mechanical quality factor and space-charge field of the former were lower than those of the latter.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.344-344
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• 2008

최근 들어, 압전 세라믹스 제조기술의 급속한 발전으로 기계, 전자뿐만 아니라 휴대용 전자기기의 초소형 적층형 압전모터 및 압전변압기 같은 고품질 압전소자의 개발에 있어 특히 소자의 소형화에 따라 나노크기의 분말제조가 연구의 주류를 이루고 있다. 현재 이러한 나노크기의 세라믹스 제조에 사용되는 방법으로는 화학적 공침법, 졸겔법, 수열반응, 그리고 고에너지 볼밀법등이 보고되고 있다. 볼밀링 공정은 세라믹제조 시 필수 불가결한 공정이나 일반적으로 미세화에 그 한계가 있어 $1{\mu}m$이하의 입자크기를 가지는 분말은 제조가 곤란한 것으로 인식되어 왔다. 그러나 고에너지 볼밀을 이용한 볼밀링은 원료의 변형, 파괴 등과 같은 원료의 물리적 변화 뿐만 아니라 원료를 구성하는 원자/분자 구조에 영향을 미쳐 원료의 화학적 특성의 변화를 유발한다. 이러한 화학적 특성의 변화는 이종 원료간의 화학 반응성을 향상시켜 밀링 중에 새로운 화학종의 생성을 유발하게 되는데 이러한 현상을 mechanochemical 효과라 한다. 이러한 mechanochemical 효과는 나노 분말 입자의 제조뿐만 아니라, 분자설계, 재료합성, 자원처리 및 리사이클링 등에도 그 적용이 시도되고 있다. 이러한 mechanochemical 효과를 이용하여 분말을 미세화 함으로써 저온 소결과 재료특성 향상을 기대해 볼 수 있다. 따라서, 이번 연구에서는 우수한 압전 특성을 가진 PMN-PNN-PZT조성을 가지고 시편을 제작하였으며, 고에너지 볼밀시간에 따라 그 압전 및 유전특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.327-327
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• 2008

Lead-free $(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3$ 압전 세라믹스는 다양한 광소자로의 응용과 압전 특성, 초전 특성을 이용한 압전 소자로의 응용이 가능한 재료로 보고되고 있다. 그러나 KNN계 압전소재 특성상 판상 형태의 결정립으로 인해 낮은 소결 밀도를 갖게 되고, 그로인해 압전물성의 저하를 초래하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본연구에서는 다양한 밀링 방법을 적용하여 입자 사이즈를 작게 하고 소성체의 결정립을 구형화 함으로써 저온소결에서의 압전물성을 개선시키고자 한다. $(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3$를 기계적 분쇄법에 의해 입자사이즈에 따라 변화되는 상의 분석과 압전체로서의 특성을 관찰하였다. 결정학적 상분석 및 미세 조직은 XRD, SEM을 이용하여 관찰하였고, Capacitance는 Impedance analyzer(HP4192A)로 측정하였으며, Impedance 주파수 특성은 Network Analyzer로 측정하여 Kp, Kt와 Qm을 측정하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.41 no.5
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• pp.508-516
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• 1992

In this study, dielectric and piezoelectric properties of 0.05Pb(AlS12/3TWS11/3T)OS13T-0.95Pb(ZrS10.52TTiS10.48T)OS13T system ceramics were investigated with respect to the variations of MnOS12T and FeS12TOS13T additions amounts. The results obtained in this study are summarized as follows: 1. As the amounts of MnOS12T and FeS12TOS13T are increased, tetragonality(c/a) and apparent density were decreased but grain size was increased, also the limits of solubility were revealed because pores were formed at the amounts of 0.3wt% MnOS12T and 0.5wt% FeS12TOS13T. 2. AS the increasing of amounts of MnOS12T and FeS12TOS13T, the temperature of phase transition(TS1cT) was decreased, and pemeability had maximum value at the amount of 0.3wt% MnOS12T but were sharply decreasd for the increasing FeS12TOS13T amounts. 3. As the amounts of MnOS12T and FeS12TOS13T are increased, the electro-mechanical coupling factor(kS1pT) was decreased from 60% to 41%, 19% respectively, but mechanical quality factor(QS1mT) had maximum values 720 for amount of 0.3wt% MnOS12T and 320 the amount of 0.5wt% FeS12TOS13T.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.3 no.3
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• pp.233-241
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• 1990

본 연구에서는 xPb(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$-yBa(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$-zPbTiO(0.50.leq.x.leq.0.60, 0.10.leq.y.leq.0.20, 0.20.leq.z.leq.0.40)세라믹을 1050.deg.C에서 2시간동안 유지시켜 일반소성법으로 제작하였다. 시편 제작시 조성은 조성변태 상경계부근을 선택하였으며 Ba(Zn$_{1}$3/ Nb$_{2}$3/)O$_{3}$ 고용량에 따른 purochlore상의 억제 및 그 영향을 조사하고 구조적, 유전적 및 압전적 특성을 측정하였다. X-선 회절분석 및 미세구조의 관찰 결과, Ba(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$의 고용량에 따라 pyrochlore상 및 미반응 물질등은 억제되어 0.20mol 고용된 시편에서는 균질한 perovskite상이 형성되었다. Ba(Zn$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_{3}$의 고용량이 증가함에 따라 유전상수는 증가하여 0.50PZN-0.20BZN-0.30PT시편의 경우 6880.9의 높은 값을 나타내었으며 정전용량의 온도계수는 감소하여 0.383[%/.deg.C]의 양호한 값을 나타내었다. 큐리온도는 PbTiO$_{3}$의 고용량이 0.20mol에서 0.40mol로 증가함에 따라 30.deg.C에서 170.deg.C로 증가하였다. 전기기계 결합계수 (K$_{p}$), 기계적 품질계수(Qm) 및 압전전하 계수 (d$_{33}$)는 조성변태 상경계 부근의 조성에서 크게 나타났으며 0.60PZN-0.15BZN-0.25PT 시편의 경우 각각 58.5%, 120.5, 150x$10^{-12}$[C/N]의 값을 나타내었다.다.다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.5 no.2
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• pp.198-206
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• 1992

(P $b_{1-x}$L $a_{x}$)[(S $b_{1}$2/S $n_{1}$2/) $Ti_{y}$ Z $r_{1-y}$] $O_{3}$(0.leq.x.leq.0.04, 0.25.leq.y.leq.0.40) 세라믹을 1250[.deg.C]에서 2시간동안 유지시켜 일반 소성법으로 제작하였으며 조성 및 L $a_{2}$ $O_{3}$첨가량에 따른 구조적, 압전적 특성을 관찰하였다. L $a_{2}$ $O_{3}$의 첨가량이 3-4[mol%]인 경우 La-rich의 pyrochlore상이 형성되었다. 시편의 평균결정립 크기는 1-2[.mu.n]의 크기를 나타내었으며 PbTi $O_{3}$조성이 증가함에 따라 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 각 조성의 시편에 대해 PbTi $O_{3}$ 및 L $a_{2}$ $O_{3}$의 첨가량이 증가할수록 유전상수는 증가하는 경향을 나타내었으며 상전이 온도인 큐리온도는 PbTi $O_{3}$조성이 감소할수록 L $a_{2}$ $O_{3}$첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 압전 전하계수 및 전기기계 결합계수는 L $a_{2}$ $O_{3}$첨가량 및 PbTi $O_{3}$조성에 따라 증가하였으며 L $a_{2}$ $O_{3}$가 4[mol%]첨가된 0.10PSS-0.40PT-0.50PZ 시편에서 각각 250x$10^{-12}$[C/N], 29.7[%]의 최대값을 나타내었다. 기계적 품질계수는 L $a_{2}$ $O_{3}$첨가량 및 PbTi $O_{3}$조성이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며 0.10PSS-0.25PT-0.65PZ 시편에서 138의 최대값을 나타내었다.다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.307-307
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• 2007

압전액츄에이터 및 초음파진동자는 전자제품의 소형화 및 경량화, 의료기기, 모바일기기 및 소형로붓의 발전에 힘입어 그 활용범위가 넓게 확장되고 있다. 1960년 Smolenski등에 의해 $A(B_1,B_2)O_3$형 복합 페로브스카이트 구조를 갖는 강유전성 세라믹스에 대한 연구가 시작된 이래 $Pb(Co,Nb)O_3-Pb(Zr,Ti)O_3$, $Pb(Zn,Nb)O_3-Pb(Zr,Ti)O_3$, $Pb(Mg,Nb)O_3-Pb(Zr,Ti)O_3$ 등 3성분계 세라믹스의 유전, 압전 및 강유전 특성에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 압전성이 우수한 세라믹스들은 Pb가 포함되어 있기 때문에 $1000^{\circ}C$ 이상에서 PbO가 급격하게 휘발되는 성질에 따라서 조성의 변동이 생겨 재현성이 어려우며 이를 방지하기 위하여 과잉 PbO를 첨가시키기 때문에 환경오염뿐만 아니라, 경제적인 측면에서도 많은 문제점을 가지고 있다. 소결조제를 이용한 산화물 첨가법은 PbO의 휘발을 억제하는 저온소결 방법중 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 적층형 압전액츄에이터로 사용하기위한 저온소결 압전세라믹스를 개발하기 위하여 PZN-PZT세라믹스에 $Li_2CO_3$, $Bi_2O_3$, CuO 를 소결조제로 사용하여 $Li_2CO_3$의 첨가량 변화에 따른 압전 및 유전 특성을 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.260-260
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• 2007

강유전성 세라믹스 재료로써는 PZT계열의 세라믹재료가 널리 쓰이고 있다. 이는 우수한 유전 및 압전특성을 가지고 있으나, PbO을 다량 함유하고 있어 $1000^{\circ}C$이상에서 PbO가 급격하게 휘발되는 성질에 따라서 조성의 변동이 생겨 재현성이 어려우며 이를 방지하기 위하여 과잉 PbO를 첨가시키기 때문에 PbO휘발로 인한 강한 독성이 인체에 유해하다. 최근에는 Pb의 환경문제가 대두됨에 따라 이를 대체할 다른 물질의 개발이 활발하게 연구되고 있다. 대표적인 비납계 강유전 세라믹스인 $(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ ($d_{33}$ = 120 pC/N, Kp = 39%, Qm = 210, 이하 NKN라 표기) 조성은 $KNbO_3,\;NaNbO_3$ 상태도에 따라 순수한 NKN 세라믹스는 $1140^{\circ}C$에서 안정상을 가지나, 높은 온도로 인하여$Na_2O$와 $K_2O$가 쉽게 휘발됨에 따라 화학량 비의 변화가 생겨 이차 상을 형성하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 $LiNbO_3$의 새로운 고용체를 추가시켜 기본 NKN조성에 압전성 및 고온에서의 상안정성을 향상시키고자 하였다. 최적 조성을 설계하기 위하여 (1-x)$(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-xLiNbO_3$, x=(0,0.02,0.04,0.06,0.08)의 범위에서 조성을 변화시키면서 실험하였다. 시편 제작은 일반적인 세라믹스 소결 공정을 적용하였는데, $850^{\circ}C$에서 5시간 하소 후 $1080^{\circ}C$에서 2시간 소결하였다. 하소 및 소결 후에는 XRD분석을 통해 perovskite구조를 확인하였고, 미세구조 확인을 위해 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰하였다. 압전특성을 평가하기 위해 압전 $d_{33}$-meter를 사용하였으며, impedance analyzer (HP 4194A)를 이용하여 전기적 특성을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.253-253
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• 2007

압전 액츄에이터 및 초음파진동자의 응용범위가 넒어짐에 따라 변위량, 응력 등을 개선시키기 위해 전기기계결합계수 kp 및 압전 d상수가 종전보다 큰 재료가 요구되고 있으며, 초음파진동자나 압전 모터와 같이 마찰에 의한 열손실이 많이 발생하는 액츄에이터에 적용할 큰 기계적품질계수롤 가지는 저손실 압전 액츄에이터 및 초음파진동자용 재료가 필요한 실정이다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만, $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전특성의 저하가 문제시 되고 있다. $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$는 약 $-120^{\circ}C$정도의 큐리온도룰 가지는 강유전체로 Pb(Zr, Ti)$O_3$계 세라믹스에 치환 시 유전상수와 전기기계결합계수를 개선시키는 대표적인 성분이다. 따라서 본 연구에서는 저온소결 저손실의 적층형 압전 액츄에이터를 개발하기 위해 PMS-PMN-PZT계 세라믹스에 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ 세라믹스를 치환하고 $Li_2CO_3$와 $Na_2CO_3$ ZnO를 소결조재로 사용하여 저온소결 하였으며 PNN 치환량에 따른 결과를 관찰 하였다.