• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.55-55
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• 2003

Ferroelectric 물질은 고유전성, 자발분극과 전기장에 따른 유전상수의 변화 등의 특성을 가지고 있으므로 많은 연구가 진행중이다. 이러한 ferroelectric 물질의 유전 특성에 미치는 요소로는 물질의 조성비, 박막의 스트레스, 결정성 등이 있다. 특히 스트레스에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서 산화물 인공격자를 이용하여 단일박막에서 얻을 수 없는 격자변형도를 얻어 격자 변형이 박막의 유전특성에 미치는 영향을 연구하였다. BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 Pulsed laser deposition (PLD)법으로 (La,Sr)CoO$_3$ 전극이 코팅된 MGO (100) 단결정 기판위에 증착시켰다. 적층 주기에 변화를 주어 BTO와 STO 각각 1.01~1.095와 0.925 ~ 1.003의 단일 막에서는 얻을 수 없는 격자 변형도를 얻었다. 이 실험적 데이터를 기초로 하여 density functional theory (DFT)라고 불리는 범함수밀도론를 기초한 제일원리적 계산 방법을 통하여 격자 변형된 SrTiO$_3$의 구조적, 전기적 특성을 계산하였다. SrTiO$_3$와 BaTiO$_3$ 격자의 안정성을 분석하기 위하여 Vienna Ab-intio Simulation Package (VASP) code가 사용되었다. SrTiO$_3$와 BaTiO$_3$ 산화물 격자의 안정성 분석 후, frozen-phonon 계산 방법을 사용하여 zone-centered optical phonon mode가 계산되었으며, mode effective charge는 Berry-phase polarization 으로부터 얻어졌다. SrTiO$_3$ 격자가 격자변형이 일어나지 않은 상태로부터 c/a= 0.985로 격자 변형 이 일어남에 따라 optical phonon mode는 점차 hardening되었다. BaTiO$_3$ 격자의 경우 SrTiO$_3$ 격자와는 달리 격자 변형이 1.01~1.023으로 진행됨에 따라 optical phonon mode의 증가를 가져왔으나 Born effective charge의 증가하였으며, 더 이상 격자 변형이 진행됨에 따라 optical phonon mode의 감소를 가져왔으나 Born effective charge의 증가 유전상수는 증가했다. 격자 변형이 SrTiO$_3$ 와 BaTiO$_3$ 산화물 격자의 optical phonon mode와 Born effective charge에 크게 영향을 미쳤다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.162-162
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• 2003

최근에 산화물 인공격자의 우수한 특성으로 인하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 펄스레이저 증착방법을 이용하여 산소분압 100mTorr, $650^{\circ}C$에서 LSCO/MgO 기판위에 La-50mol% 첨가된 SrTiO$_3$ (SLTO)와 SrTiO$_3$ 를 적층시켜 산화물 인공격자를 만들어 결정구조에 대하여 연구하였다. SrTiO$_3$ (STO)는 상온에서 3.904$\AA$인 cubic perovskite 구조를 가지고 있다. 일반적으로 La$^{3+}$ (1.14$\AA$)은 Sr$^{2+}$(1.12$\AA$)과 이온반경이 거의 유사하기 때문에 ABO 페로브스카이트 구조의 A자리에 치환될 것으로 기대되며 또한 Sr$^{2+}$ 자리에 La$^{3+}$ 가 치환되므로써 발생하는 charge compensation은 Sr 자리에 Vacancy 생성으로 판단된다. 인공격자의 성장확인을 위하여 SLTO와 STO를 10층씩 증착하여 XRD분석을 통하여 평가하여 보았다. 확인된 결과를 바탕으로 산화물 인공격자의 적층 주기를 SLTO layer를 한층으로 고정시키고 STO를 한 층에서 다섯 층까지 다양하게 변화시켰다. 본 연구의 목적은 산화물 인공격자에서 결정결함을 제어하여 소자에 응용할 수 있는 전기적 물성을 평가하기 위함이다. X-ray diffraction 결과 SLTO/STO 인공격자는 (001) 방향으로 우선배향하였으며 적층주기에 따라 격자상수의 변화를 보였다. AES의 depth profile 분석을 통하여 La의 분포를 확인하였으며, HRTEM 분석을 통하여 미세구조분석을 실시하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1999년도 춘계학술발표강연 및 눈문개요집
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• pp.22-22
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• 1999

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.53-53
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• 2003

최근 높은 유전상수와 잔류 분극, 비선형 등의 다양한 유전적인 특성으로 인해 산화물 박막이 많은 관심을 가지고 연구되어지고 있다. 많은 산화물 박막중에서도 BaTiO3/SiTiO3 (BTO/STO) 인 공격자는 STO나 BTO 또는 (Ba$_{0.5}$ Sr$_{0.5}$)TiO$_3$ (BST)등의 고용체들과 비교했을 때 아주 뛰어난 유전적인 성질을 나타내고 있다. 특히 1000 $\AA$ 이하의 낮은 두께에서도 높은 유전상수와 비선형도를 가진다는 사실이 선행된 실험에서 밝혀졌는데 BTO와 STO를 각각 2 unit cell (8 $\AA$)로 고정 시킨 후 다층 박막으로 제작했을 때 가장 큰 유전 특성을 얻을 수 있었다. 이런 뛰어난 유전적인 성질은 BTO와 STO 각 층의 두께와 주기 변화에 따른 박막 내부의 인위적인 stress와 그에 따른 격자 변형과 아주 밀접한 관계가 있음으로 생각되어진다. 따라서 이런 두 계면에서의 stress와 격자 변형을 더욱 정착하게 분석하기 위해서는 각 층을 원자 단위로 정확하게 두께 제어를 하고 증착되어지는 과정중에서의 growth mode를 확인하는 것이 무엇보다 중요한 일이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 및 제6회 신소재 심포지엄
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• pp.56-56
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• 2004

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.56-56
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• 2003

BaTiO$_3$, SrTiO$_3$단일막과 BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 pulsed laser deposition (PLD) 법에 의해서 100 nm 두께의 (La,Sr)CoO3 (LSCO) 산화물 전극이 코핑된 MgO 단결정 기판 위에 증착시켰다. 이러한 기판위에서 2 unit cell의 적층 두께를 갖는 BTO/STO 초격자 (=BTO2/STO2)를 100～5 nm까지 변화시켰다. 또한 BTO와 STO 단일막도 같은 두께로 변화시켰다. 이러한 두께 범위에서 BTO, STO 단일막과 초격자의 격자변형에 따른 유전특성을 살펴 보았다. 두께 변화에 따른 단일막과 초격자의 구조 분석은 포항 방사광 가속기의 x-ray 회절에 의해서 이루어졌다. 다양한 두께를 갖는 BTO2/STO2 초격자에서 BTO와 STO 충은 in-plane 방향으로 격자정합을 유지하면서 변형되었다. 두께가 얇아지면서 하부 LSCO영향으로 BTO, STO의 n-plane 격자상수는 LSCO 격자상수 쪽으로 접근하였다. Out-of-plane 방향의 BTO 격자상수는 두께가 얇아지면서 증가하였고 반면에 STO 격자상수는 감소하였다. STO와 BTO 단일막의 격자변형은 두께가 얇아지면서 in-plane 방향으로 압축응력으로 인해 증가하였다. 그러나, 격자부정합도가 큰 BTO격자에서 더 많이 변형되었다. 또한 초격자에서 BTO격자가 BTO 단일막보다 더 많이 변형되었는데 초격자에서는 BTO, STO 두 층의 발달된 변형뿐만 아니라 하부 LSCO/MgO 기판의 영향을 함께 받고 있기 때문이다. 초격자와 단일막의 유전상수를 살펴보면은 두께가 감소하면서 유전상수가 감소하는 size effect을 보이고 있다. 하지만 초격자에서의 유전상수가 단일막보다 우수한 유전특성을 보이고 있다. 이러한 결과로 볼 때 격자변형이 size effect 영향을 끼치는 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2003년도 추계총회 및 연구발표회 초록집
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• pp.187.2-187
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• 2003

• 한국진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.166-170
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• 2002

$BaTiO_3$(BTO)/$SrTiO_3$(STO) 산화물 인공 초격자가 MgO(100) 단결정 기판위에 Pulsed laser deposition(PLD)법으로 증착되었다. 다층구조에서 BTO/STO 층의 적층 주기는 $BTO_{1\;unit\; cell}/STO_{1\;unit\; cell}$에서 $BTO_{125\;unit\; cell}/STO_{125 \;unit \;cell}$ 두께로 변화시켰고 초격자 전체 두께는 100 m으로 고정시켰다. X-ray 회절 결과는 다양한 주기의 BTO/STO 산화물 박막에서 초격자의 특성을 보였고 투과형 전자 현미경을 통해서 BTO와 STO의 두 층간의 계면에서 상호확산이 일어나지 않고 초격자가 잘 성장된 것을 확인하였다. 초격자의 유전율은 임계 두께 내에서 적층주기가 감소함에 따라 증가하였다. 이러한 초격자의 유전율은 낮은 주기 즉 $BTO_{2\;unit\; cell}/STO_{2\;unit\; cell}$ 주기에서 1230으로 높게 나왔으며 이러한 원인은 격자 변형(c/a ratio)에 기여된 것으로 분석되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.140-140
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• 2012

최근에 고체산화물 연료전지(SOFC) 연료극 조건에서 우수한 상 안정성, 높은 혼합 전자/이온 전도도 및 황/탄소 저항성 때문에 yttrium-doped strontium titanium oxide (Y-doped SrTiO3)가 대체 연료극 재료로 주목을 받아 왔다. 그러나 Y-doped SrTiO3는 연료 산화에 대해서 기존의 Ni 계열 연료극보다 낮은 전기화학적 활성을 보이는 단점이 있다. 따라서, 효율적인 Y-doped SrTiO3 계열의 연료극 재료를 개발하기 위해서는 Y-doped SrTiO3의 연료극 특성 및 반응성의 이해가 필수적이다. 본 발표에서는 SOFC 연료극에서 수소 산화 반응성을 결정함에 있어 표면 산소 vacancy 형성 에너지의 역할에 대한 spin-polarized DFT (density functional theory) 결과를 발표할 예정이다. 표면 산소 vacancy 형성 에너지는 수소 산화 반응[H2+O (surface) ${\rightarrow}$ OH+OH ${\rightarrow}$ H2O+O (vacancy)]과 밀접한 관계가 있다는 것을 확인하였다. 또한 Y-doped SrTiO3의 표면을 3d-전이금속을(Sc, V, Cr, Fe, Co, Mn, Ni, Cu) 도핑함으로써 표면 산소 vacancy 형성 에너지를 제어할 수 있다는 것을 보였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.146-154
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• 2024

본 논문에서는 액정디스플레이 산업에서 러빙공정의 대안으로 브러시 모(brush hair)를 이용한 편리한 액정분자 정렬 방식을 제시합니다. 졸겔 공정을 이용해서 타이타늄 스트론튬 이트륨 지르코늄 산화물(TiSrYZrO) 용액을 제조하였고, 원스텝(one-step) 브러시 코팅 공정을 통해 TiSrYZrO 배향막 제조와 액정분자 배향을 통합하였다. 경화온도가 높아짐에 따라 액정 셀의 액정분자 정렬 상태가 향상되었고, 코팅 표면의 brush hair 움직임에 의한 전단 응력에 기인하는 물리적 표면 이방성 구조 형성으로 인해 균일한 액정분자 정렬을 유도하였다. 균일하고 균질한 액정분자 정렬은 편광 광학 현미경과 선경사 각 측정을 통해 확인하였다. X-선 광전자 분광법으로 열산화를 통해 금속산화물로 잘 형성된 TiSrYZrO 박막을 확인하였고, 우수한 광학 투명성이 있음을 검증하였다. 이러한 결과로부터 러빙공정의 대안으로 brush hair를 이용한 편리한 액정분자 정렬 방식이 실행 가능한 차세대 기술이 될 것이라고 기대된다.