• 제목/요약/키워드: Tetragonal $BaTiO_3$

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BaTiO3가스센서 감지물의 제조와 특성 연구 (Fabrication and Characteristics of Sensing Materials for BaTiO3 Gas Sensors)

  • 서동진;장경욱;임실묵;김좌연;최병현;박경순
    • 한국세라믹학회지
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    • 제40권12호
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    • pp.1177-1182
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    • 2003
  • BaTiO$_3$ 분말에 흑연 분말을 첨가하여 BaTiO$_3$계 가스센서용 다공성 감지물을 제조하였으며, 이 감지물의 결정구조와 미세구조를 연구하였다. 이 감지물 소성체는 정방정 perovskite 결정구조를 가지고 있었다 흑연 분말의 첨가량이 증가함에 따라 소성체의 기공도가 증가하였다. 이것은 소성 시 흑연 분말과 산소가 발열반응하여 CO 및 $CO_2$ 가스를 생성하고, 이 가스가 휘발하였기 때문이라고 생각된다. 제조한 BaTiO$_3$계 소성체는 대기에서 측정한 저항과 CO 가스에서 측정한 저항이 고온( >∼20$0^{\circ}C$)에서 큰 차이를 나타내고 있으며 온도가 증가함에 따라 차이가 커짐을 관찰하였다. 소성체 기공도의 증가에 따른 반응 site의 증가로 인하여 소성체의 표면흡착기인 $O_2$$^{-}$와 CO 가스의 반응과, 소성체에 있는 $O^{-}$와 CO 가스의 반응이 활발하기 때문에 CO 가스의 민감도가 크게 증가하였다. 본 연구에서 제조된 다공성 BaTiO$_3$계 세라믹스는 CO 가스센서의 감지물 재료로써 유망하다고 생각된다.

La2O3 첨가에 따른 BaTiO3의 미세구조 및 유전특성 (Microstructure and dielectric properties in the La2O3-doped BaTiO3 system)

  • 최우진;문경석
    • 한국결정성장학회지
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    • 제30권3호
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    • pp.103-109
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    • 2020
  • La2O3 첨가량에 따른 결정상 및 미세구조 변화와 유전특성과의 상관관계에 대해 연구하였다. 고상반응법을 이용해 합성된 0.3 mol% TiO2 과잉 BaTiO3 분말에 대해 La2O3 첨가량을 다르게 첨가하여 1250℃에서 2시간 동안 소결되었다. 상온에서 측정된 XRD는 La2O3 첨가량이 증가함에 따라 lattice parameter가 변화하였고, 정방정비가 감소하였다. 이는 La3+가 Ba2+ 자리에 치환되어 정방정상의 불안정성을 높여 입방정상으로 상전이 된 것으로 설명할 수 있다. La2O3 첨가량이 증가할 때, 임계입자성장구동력(Δgc)이 최대 입자성장구동력 (Δgmax)보다 높아져, 입자크기와 밀도가 감소하였다. 유전상수는 La2O3가 증가함에 따라 감소하였는데, 이를 결정상 및 미세구조의 변화에 대한 효과로 분석하였다.

(Ba,Ca)SiO3 Glass Frit 첨가에 따른 NKN-BT 세라믹스의 유전 완화 특성 (Dielectric Relaxation Properties of KNN-BT Ceramics with (Ba,Ca)SiO3 Glass Frit)

  • 배선기;신혜경;이승환;임인호
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제27권6호
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    • pp.367-371
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    • 2014
  • We investigated dielectric relaxation properties of $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-0.05BaTiO_3$ ceramics by addition (0~0.3 wt%) of $(Ba,Ca)SiO_3$ glass frit. All composition of $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-0.05BaTiO_3$ added $(Ba,Ca)SiO_3$ glass frit showed the same crystallographic properties, coexistence of orthorhombic and tetragonal phase. By increasing addition of $(Ba,Ca)SiO_3$ glass frit, the Curie temperatures of $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-0.05BaTiO_3$ ceramics were decreased, whereas maximum dielectric constants of $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-0.05BaTiO_3$ ceramics were dramatically increased. Especially the deviations of Curie temperature $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-0.05BaTiO_3$ ceramics were increased by increasing amount of $(Ba,Ca)SiO_3$ glass frit, and it indicated that $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-0.05BaTiO_3$ ceramics added $(Ba,Ca)SiO_3$ glass frit have relaxor characteristics.

수열합성 법에 의한 $BaTiO_3$ 분말제조 및 방전 플라즈마 소결 (Characterization of Hydrothermally Synthesized $BaTiO_3$ Powder and Spark Plasma Sintering(SPS))

  • 이정수;이완재
    • 한국분말재료학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.35-41
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    • 2001
  • $BaTiO_3$ fine powder was synthesized by hydrothermal process from the mixture of titania-hydroxide($TiO_2{\cdot}xH_2O$) and barium hexa-hydroxide ($Ba(OH)_2{\cdot}8H_2O$) as starting materials. Fine powder(< 100 nm) was made under the reaction conditions of 18$0^{\circ}C$,10 atm, 1.5 hr in autoclave and showed cubic structure. The powders were sintered by a spark plasma sintering technique from 1050~115$0^{\circ}C$ for 5 min. The grains of sample sintered at 110$0^{\circ}C$ were about 0.9${\mu}m$ in average size and showed the mixture of cubic and tetragonal structures.

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에피탁시 $BaTiO_3$박막의 승온중 in-situ 구조분석 (In-situ structural analysis during heating of an epitaxial $BaTiO_3$ thin film)

  • 김상섭;제정호
    • 한국진공학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.111-115
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    • 1999
  • The structural characteristics of an epitaxial $BaTiO_3$ film on MgO(001) grown by sputtering were studied as a function of temperature using in-situ, real time synchrotron x-ray scattering experiments. We found that the as-grown film was single c-domain but strained at room temperature and tetragonally distorted with the c-axis normal to the film surface. Interestingly, its lattice parameters were found to be expanded in both the in-plane and the out-of -plane directions, i.e. biaxially, comparing with those of a bulk $BaTiO_3$ . More importantly, as it was heated up to $600^{\circ}C$, the tetragonal structure was kept up through without and any phase transition, which is usually observed in other epitaxial ferroelectric thin films.

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고상 반응법을 이용한 $BaTiO_3$ 나노 분말 제조 및 특성 평가 (Manufacturing of $BaTiO_3$ Nano-powder by Solid Reaction and Its Evaluations)

  • 손용호;우덕현;윤만순;어순철;류성림;권순용
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.217-217
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    • 2008
  • $BaTiO_3$는 perovskite 구조를 가지는 대표적인 강유전체 재료로서 MLCC (Multi Layer Ceramic Capacitor), PTC thermistor 등에 널리 사용되어지고 있으며, 그 특성을 향상시키기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 현제 $BaTiO_3$ 분말 제조의 대표적인 합성법으로는 하소와 분쇄공정이 없는 수열합성법이 대표적이나, 나노 사이즈로 제작시 $BaTiO_3$는 마이크로 크기와 달리 입방정상으로 우세한 상태로 존재한다. 이는 제조과정 중의 hydroxyl defect의 영향과 나노 분말의 표면에너지 증가 때문이라고 보고된다. 따라서 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 일반적인 세라믹 제조 방법인 고상반응법을 이용한 나노 사이즈의 $BaTiO_3$ 제조를 위한 최적의 공정 조건을 확립하기 위하여 본 연구를 진행하였다. 조성은 $BaTiO_3$와 반응온도를 낮추기 위한 anatase의 $TiO_2$를 사용하였고, $BaCO_3/TiO_2$ 의 조성비 (1. 1.01, 1.02, 1.03)를 제어하여 혼합한 후, 24h ball-mill 하여 하소 온도 ($860^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$) 변화에 따른 입자 사이즈와 입도 분포를 측정하였다. 제조된 $BaTiO_3$분말의 결정 구조 분석을 위하여 XRD (X-ray diffraction) 분석을 수행 하였는데, 분석 결과로부터 제조된 분말들이 정방정 (tetragonal)의 perovskite구조를 갖고 있음을 확인하였다. 또한 분말의 미세구조 확인을 위하여 SEM (scanning electron microscope) 관찰을 수행하였는데, 나노 사이즈의 구형 분말을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

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La-doped $BaTiO_3$ 세라믹스에서 PTCR 특성에 미치는 Mn의 영향 (The Role of Mn on the PTCR Characteristics of La-doped $BaTiO_3$ Ceramics)

  • 김성희;이준형;조상희
    • 한국세라믹학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.140-144
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    • 1995
  • The role of Mn on the PTCR characteristics of La-doped BaTiO3 ceramics was studied. The calculated Ns value was increased with Mn concentration and consequently pmax and pmin were increased. The behavior of pmin was explained by the Jonker's theory, and Ns value of 6.35×1017m-2 was well agreed with the theoretical estimate of Jonker's. The value state of Mn was measured by ESR, and changed around Tc from +3 in tetragonal phase to +2 in cubic phase. Therefore, the amount of electron trap increased at Tc led to the great improvement of PTC R characteristics.

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$BaTiO_3$ 세라믹의 전기적성질(II) (Electrical Property of $BaTiO_3$ Ceramics(II))

  • 윤기현;송효일;윤상옥;이형복
    • 한국세라믹학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.75-78
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    • 1981
  • The electrical conductivity of $(M_2O_3)_x (BaTiO_3)_{1-x}$ has been measured over the temperature range of 30 to 27$0^{\circ}C$. The substitution of rare earth oxide such as $La_2O_3$, $Nd_2O_3$, or $Dy_2O_3$ can be represented by $M_2O_3$. The additional mole fraction of the rare earth oxide is ranged over 0.0015 to 0.0030. The electrical conductivity exhibits an anomalous decrease near the tetragonal to cubic transition about 12$0^{\circ}C$. The decrease in the electrical conductivity is observed at the higher impurity concentrations owing to space charge layer. The increase in the electrical conductivity is observed as the impurity ion is varied from $La^{+3}$$Nd^{+3}$ to $Dy^{+3}$, due to overlap of 4f electrons of the inner shell.

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Glass Frit의 첨가에 따른 BaTiO3 소결체의 유전 특성 및 미세구조 변화 (Effects of Glass Frit Addition on Microstructures and Dielectric Properties of Sintered BaTiO3 Ceramics)

  • 우덕현;윤만순;손용호;류성림;어순철;권순용
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제23권3호
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    • pp.206-210
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    • 2010
  • $BaTiO_3$ dielectric ceramics are widely used to multi-layer ceramic capacitor. The $BaTiO_3$ powder was synthesized at $950^{\circ}C$ by using a solid state reaction and grinded by using a high-energy mill. And then, 2.53 wt% glass frit was added to the synthesized $BaTiO_3$ powders for lowering the sintering temperature. The mixed powders were sintered at various temperatures of $1170^{\circ}C$, $1200^{\circ}C$, $1230^{\circ}C$. Microstructures of the sintered $BaTiO_3$ ceramics were inspected by SEM and crystal structures were analyzed by XRD method. The relative dielectric constant was measured by using a impedance/gain phase analyzer. The synthesized $BaTiO_3$ powder had the tetragonal perovskite structure without secondary phase and the particle size was below 200 nm. The relative densities measured at the samples sintered at the temperature above $1200^{\circ}C$ were about 95%. The relative dielectric constant showed maximum value of 2310, which was measured in the specimen sintered at $1200^{\circ}C$. From these results, we could know that the added glass frit had effects on both lowering the sintering temperature and improving the dielectric property.

High $T_c$ Pb-free (1-x)$BaTiO_3-x(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$ 세라믹의 미세구조와 PTCR 특성 (Microstructure and PTCR characteristic of high $T_c$ lead-free ((1-x)$BaTiO_3-x(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$ characteristic)

  • 김철민;조용수;정영훈;이영진;이미재;백종후;이우영;김대준
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.32-32
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    • 2008
  • Microstructure and positive temperature coefficient of resistivity (PTCR) characteristics of $0.9BaTiO_3-0.1(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ [BaBiNT] ceramics doped with $Nb_2O_5$ were investigated in order to develop the Pb-free high Curie temperature ($T_c$)(>$160^{\circ}C$) PTC thermistor. The BaBiNT ceramics showed a tetragonal perovskite structure, irrespective of the added amount of $Nb_2O_5$. They also have a homogeneous microstructure. The resistivity of BaBiNT ceramics was gradually decreased by doping $Nb_2O_5$, which might be due to $Nb^{+5}$ ions substituting for $Ti^{+4}$ sites. The PTCR characteristics of BaBiNT ceramics appeared when the amount of doped $Nb_2O_5$ exceeded 0.0025mol%. Moreover, the abrupt grain growth was observed for the 0.03mol% $Nb_2O_5$added BaBiNT ceramics. It showed an especially high $T_c$ of approximately $172^{\circ}C$ and good PTCR characteristics of a high $\rho_{max}/\rho_{min}$ ratio ($2.96\times10^3$), a high resistivity temperature factor (11.40/$^{\circ}C$) along with a relatively low resistivity ($3.5\times10^4\Omega{\cdot}cm$).

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