• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.838-842
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• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.476-476
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• 2014

서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$과 $0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제39권3호
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• pp.329-342
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• 2006

이 연구에서는 곤양지역 하상퇴적물에 대한 지구화학적 특성을 규명하고 환경오염과 지질재해에 대해서 이해하고자 한다. 이를 위해 물이 흐르고 있는 1차 수계를 대상으로 하상퇴적물시료 178개를 채취하였고, 실험실에서 자연건조 시켰다. 시료는 알루미나 몰타르를 이용하여 200메쉬 이하로 분쇄하였고, XRD, XRF, ICP-AES, NAA분석을 실시하였다. 연구지역 하상퇴적물 지질집단별 지구화학적 특성 비교를 위해, 석영반암 지역, 퇴적암류 지역, 아노르도사이트 지역과 편마암류 지역으로 분류하였다. 곤양지역 하상퇴적물의 주성분원소 함량은 $SiO_2\;41.86{\sim}76.74\;wt.%,\;Al_{2}O_{3}\;9.92{\sim}30.00\;wt.%,\;Fe_{2}O_{3}\;2.74{\sim}12.68\;wt.%,\;CaO\;0.22{\sim}3.31\;wt.%\;,MgO\;0.34{\sim}3.97\;wt.%,\;K_{2}O\;0.75{\sim}0.93\;wt.%,\;Na_{2}O\;0.25{\sim}1.92\;wt.%,\;TiO_{2}\;0.40{\sim}3.00\;wt.%,\;MnO\;0.03{\sim}0.21\;wt.%,\;P_{2}O_{5}\;0.05{\sim}0.38\;wt.%$이다. 하상퇴적물의 미량성분원소 및 희토류원소 함량은 $Cu\;7{\sim}102\;ppm,\;Pb\;15{\sim}47\;ppm,\;Sr\;48{\sim}513\;ppm,\;V\;29{\sim}129\;ppm,\;Zr\;31{\sim}217\;ppm,\;Li\;14{\sim}94\;ppm,\;Co\;5.6{\sim}32.1\;ppm,\;Cr\;23{\sim}259\;ppm,\;Cs\;1.7{\sim}8.7\;ppm,\;Hf\;2.1{\sim}109.0\;ppm,\;Rb\;34{\sim}247\;ppm,\;Sc\;4.5{\sim}21.9\;ppm,\;Zn\;24{\sim}609\;ppm,\;Sb;0.8{\sim}2.6\;ppm,\;Th\;3{\sim}213\;ppm,\;Ce\;22{\sim}1000\;ppm,\;Eu;0.7{\sim}5.3\;ppm,\;Yb\;0.6{\sim}6.4\;ppm$의 범위를 보인다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권4호
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• pp.457-463
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• 2024

(Bi_1/2Na_1/2)TiO₃(BNT) piezoelectric ceramics are one of the promising materials that can replace Pb(Zr, Ti)O₃(PZT) piezoelectric ceramics due to the high electromechanical strain properties. However, it is still difficult to use practical applications because the required electric field for inducing electromechanical strain is relatively higher than that of PZT ceramics. To overcome this problem, it has been intensively studied on doping impurity or modifying other ABO₃ for BNT-based piezoelectric ceramics. Therefore, this study investigated the effects of La₂O₃ doping on the phase transition behavior and electromechanical strain properties in BNT-SrTiO₃ (BNT-ST) lead-free piezoelectric ceramics. In the case of the temperature-dependent dielectric properties, it was confirmed that a phase transition from ferroelectrics to relaxors is induced with increasing La₂O₃ content. As a result, the electromechanical strain properties of BNT-ST ceramics were improved. The highest S_max/E_max value corresponding to 300 pm/V was obtained at 2 mol% La₂O₃-dopped BNT-ST ceramics. Accordingly, this study successfully demonstrated that La₂O₃ doping is effective on the inducing phase transition from ferroelectrics to relaxors and the improving electromechanical strain properties of BNT-ST lead-free piezoelectric ceramics.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.244-252
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• 2005

It is very interesting and important in the academic point of view and in practical use the hydrogen-induced phase separation(HIPS) which appears during hydrogen heat treatment. Since hydrogen can be removed very fast by pumping it out the hydrogen-induced new lattice phase which can not be obtained without hydrogen can be preserved as meta-stable state. In this study it has been investigated whether the HIPS appear in Pd-Al, Pd-Co, Pd-Cr, Pd-Ti, Pd-V and Pd-Zr alloys and discussed thermodynamic representation of the HIPS. The Pd alloys were arc-melted under argon atmosphere and remelted 4 or 5 times for homogenization. The alloys were annealed at 600$^{\circ}C$ under vacuum for 24 hrs and then subjected to pressure-composition isotherm measurements at 100$^{\circ}C$. The hydrogen heat treatment(HHT) of samples was carried out at 600$^{\circ}C$ under hydrogen pressure of 70 bar for 6 days and PC isotherms at 100$^{\circ}C$ were measured. By comparing the PC isotherms measured before and after HHT, occurrence of phase separation was determined. The experimental results showed that the HIPS appeared only in Pd-0.05Co alloy. For Pd-Co alloys with various composition the PC isotherms were measured. By adopting Park-Flanagan model for ternary thermodynamics the Gibbs free energy change for Pd-Co-H solid solution was calculated and subsequently with this the HIPS in Pd-Co alloy was explained fairly.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.181-185
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• 1997

The electrochemical properties of the $AB_2$-type (Zr-Ti-V-Ni-Cr-Co-Mn) metal hydride electrodes prepared by ball milling with $AB_5-type\{(LM)Ni_{3.6}Al_{0.4}Co_{0.7}Mn_{0.3}\}$(LM : Lanthanum-rich mischmetal) alloy powder as a surface activator were investigated. By ball milling with $AB_5$ type alloy powder, the activation of $AB_2$ type metal hydride electrode was accelerated resulting in an increase of discharge capacity from 35% to 85% of the maximum capacity at the first cycle. As the amount of surface activator increased the activation rate increased, whereas the discharge capacity increased with 10wt% and decreased with 20wt% addition of the surface activator. When the amount of the surface activator was kept constant as 10wt%, the discharge capacity and the activation rate increased with ball milling time up to 20 hours. However beyond 20 hours of ball milling time, they decreased drastically due to the nano-crystallization or amorphorzation of the alloy powder.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권10호
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• pp.601-607
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• 2016

Piezoelectric thick films of soft $Pb(Zr,Ti)O_3$ (PZT) based commercial material (S55) were fabricated using a conventional tape casting method. Ag-Pd electrodes were printed on the piezoelectric film at room temperature and all 5 layered films with a dimension of $12mm{\times}16mm$ were successfully laminated for a multi-layered piezoelectric ceramic actuator. The laminated specimens were co-fired at $1,100^{\circ}C$ for 1 h. A flat layered and dense microstructure was obtained for the $112{\mu}m$ thick piezoelectric actuator after sintering process. Thereafter, a prototype piezoelectric speaker was fabricated using the multi-layered piezoelectric ceramic actuator which can operate as a bimorph. Its SPL (sound pressure level) characteristic was also evaluated for speaker application. Frequency response revealed that the output SPL with a root mean square voltage of 10 V increased gradually to the highest peak of 87.5 dB for 1.5 kHz and exhibited a relatively stable behavior over the measured frequency range (${\leq}20kHz$) at a distance of 10 cm, implying that the fabricated piezoelectric speaker is potential for speaker applications.

• 한국분말재료학회지
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• 제22권4호
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• pp.229-233
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• 2015

Porous metallic glass compact (PMGC) are developed by electro-discharge sintering (EDS) process of gas atomized $Zr_{41.2}Ti_{13.8}Cu_{12.5}Ni_{10}Be_{22.5}$ metallic glass powder under of 0.2 kJ generated by a $450{\mu}F$ capacitor being charged to 0.94 kV. Functional iron-oxides are formed and growth on the surface of PMGCs via hydrothermal synthesis. It is carried out at $150^{\circ}C$ for 48hr with distilled water of 100 mL containing Fe ions of 0.18 g/L. Consequently, two types of iron oxides with different morphology which are disc-shaped $Fe_2O_3$ and needle-shaped $Fe_3O_4$ are successfully formed on the surface of the PMGCs. This finding suggests that PMGC witih hydrothermal technique can be attractive for the practical technology as a new area of structural and functional materials. And they provide a promising road map for using the metallic glasses as a potential functional application.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권2호
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• pp.90-94
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• 2016

In this work, [$Pb(Mg_{1/2}W_{1/2})_{0.03}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_x(Zr_{0.5}Ti_{0.5})_{0.97-x}O_3-BiFeO_3$] (x=0.02 to 0.12) composition ceramics were fabricated by the conventional soild state reaction method and their microstructure and piezoelectric properties were investigated according to PNN substitution. The addition of small amount of $BiFeO_3$, $Li_2CO_3$, and $CaCO_3$ were used in order to decrease the sintering temperature of the ceramics. The XRD (x-ray diffraction patterns) of all ceramics exhibited a perovskite structure. The sinterability of PMW-PNN-PZT-BF ceramics was remarkably improved using liquid phase sintering of $CaCO_3$, $Li_2CO_3$. However, it was identified from of the X-ray diffraction patterns that the secondary phase formed in grain boundaries decreased the piezoelectric properties. According to the substitution of PNN, the crystal structure of ceramics is transformed gradually from a tetragonal to rhombohedral phase. The x=0.10 mol PNN-substituted PMW-PNN-PZT-BF ceramics sintered at $920^{\circ}C$ showed the optimum values of piezoelectric constant($d_{33}$), piezoelectric figure of merit($d_{33{\cdot}}g_{33}$), planar piezoelectric coupling coefficient($k_p$) and density : $d_{33}=566$ [pC/N], $g_{33}=29.28[10^{-3}mV/N]$, $d_{33{\cdot}}g_{33}=16.57[pm^2/N]$, $k_p=0.61$, density=7.82 [$g/cm^3$], suitable for duplex ultrasonic sensor application.

• 천문학회보
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• 제36권1호
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• pp.27.1-27.1
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• 2011

We obtained the spectra of 93 Planet host stars and 73 normal field stars in F, G, K type using BOES at BOAO. We measured the equivalent width of Fe and 25 elements lines using the automatic EW measurement program, TAME(Tools for Automatic Measurement of Equivalent-widths) and estimated the elemental abundances by synth and abfind driver of MOOG code. Since the absence of planets in the normal field stars cannot be "completely" proved, this work focused on the chemical abundances and planet properties of planet host stars, which have the massive planets close to the parent star relatively. We carried out an investigation for the difference of abundances between stars with "Hot Jupiter" and normal field stars with no known planets. We examined the chemical composition of 25 elements, such as C, N, O, S, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Ba, Ce, Nd, and Eu by EW measurements, and the S abundances were estimated using synthetic spectrum. We have found that [Mg/Fe] and [Al/Fe] for planet host stars have lower limit comparing with those of comparison stars, and [Ca/Fe] of host star with Neptunian planets is relatively lower than the other host stars with massive planets. We have performed the Kolmogorov-Smirnov test, and examined the ratio of planet host stars to all stars for each bin of [X/H]. As a result, we noted that the O, Si, and Ca abfor undances are strongly related with the presence of planets.