• 센서학회지
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• 제4권2호
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• pp.7-13
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• 1995

MOSFET의 전장효과와 압전물질의 압전효과를 결합한 새로운 FET형 반도체압력소자(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제조하고 동작 특성을 조사하였다. PSFET의 압전박막은 RF 마그네트론 스퍼터링으로 ZnO박막을 약 $5000{\AA}$ 게이트 위에 성막하였다. ZnO 압전박막의 최적 c-축 배향분극 구조를 얻기 위한 막 제조조건은 기판온도가 $300^{\circ}C$, RF 전력이 140W, 작업 분위기압은 5mtorr였으며, 플라즈마가스는 아르곤이었다. 제조된 PSFET는 적용된 압력범위($1{\times}10^{5}\;Pa{\sim}4{\times}10^{5}\;Pa$)에서 비록 감도는 낮으나 비교적 안정한 동작특성을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권8호
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• pp.957-964
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• 2011

본 연구에서는 압전 밴드 갭 구조물(포논 결정) 에 대한 체적 탄성파의 전파 특성을 주파수 및 모드 별로 파악하기 위한 유한 요소법의 적용 방안을 제안하였다. 이를 위해 체적 탄성 진행파의 면내 모드 뿐만 아니라 면외 모드를 포함하도록 3 차원 주기 경계 조건을 고려하였다. 특히, 체적 탄성파 모드 간의 비연성 특성을 전기 분극 방향에 따라 유도한 다음, 그 결과를 유한 요소 모델링에 반영하였다. 제안된 방법은 실제 시뮬레이션을 통해 다양한 형태의 압전 밴드 갭 구조물의 파동 특성 분석에 적용될 수 있는 일반적이고 효율적인 방법임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1335-1343
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• 2014

압전 페인트는 얇은 막의 형태로 선박이나 항공기 등에 도포되어 광범위한 면적에 발생되는 진동이나 충격을 검출하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 본 논문은 압전 페인트가 코팅된 구조물에 충격이 가해졌을 경우 충격이 가해진 위치를 검출할 수 있는지 평가해 보고, 다양한 경계 조건에 대해 충격 위치 검출에 차이는 없는지 살펴보았다. 실험에 사용된 압전 페인트 센서는 네 영역으로 알루미늄 시편 위에 코팅되었고 분극 과정을 거친 후 한 영역에 충격이 가해졌을 경우 전압의 변화를 실시간 모니터링하였다. 실험 결과, 충격이 가해진 부분 외 나머지 영역에서는 충격신호의 크기가 매우 작아 충격 신호가 거의 검출되지 않았으며, 경계 조건과 무관하게 모든 조건에서 충격이 가해진 부분에서만 큰 충격 신호가 검출되었다.

• 센서학회지
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• 제7권2호
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• pp.103-110
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• 1998

강유전체 박막과 마이크로 가공기술을 이용하여 초전형 적외선 센서를 제작하였다. 초전형 적외선 센서는 $Pb_{l-x}La_{x}Ti_{1-x/4}O_{3}$ (x=0.05) (PLT) 강유전체 박막 커패시터를 RF 마그네트론 스퍼터링 방식으로 백감 전극이 증착된 MgO 기판상에 결정 성장시킨 구조를 갖고 있다. 스퍼터링된 PLT 박막은 높은 c-축 결정 구조를 가지므로 센서로 사용하기 위한 분극 처리 과정이 필요 없다. 이는 적외선 이미지 센서를 구현함에 있어서 수율 향상에 필수적인 요소이다. 또한 마이크로 가공 기술을 사용하여 센서의 열용량을 극소화함으로서 센서의 효율을 최대화하였다. 제작된 센서의 상부에 폴리이미드를 코팅하고 MgO 기판을 선택적으로 식각하여 코팅된 폴리이미드와 MgO가 강유전체 박막 커패시터를 지지하고 있는 구조를 구현하였다. 이렇게 제작된 센서의 감도는 상온에서 $8.5{\times}10^{8}cm{\cdot}\sqrt{Hz}/W$로 측정되었으며 이는 마이크로 가공 기술을 사용하지 않은 경우보다 약 100 배의 감도 향상을 가져왔다. 2차원 배열 구조를 갖는 센서를 가지고 인체의 유 무 뿐만 아니라 위치까지 감별할 수 있는 센싱 시스템을 구현하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권2호
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• pp.228-234
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• 1996

강유전성 BaTiO3의 분역 구조를 이해하는 것은 폴링과정에 있어서 대단히 중요하면 대부분의 BaTiO3 세라믹스에서 흔히 발견되는 구조 쌍정 계면에서의 배향관계는 아직까지 보고된 바 없다. 본 연구에서는 {111} 쌍정을 이루고 있는 길정시편을 이용하여 편광현미경하에서 분역구조를 관찰하고, 열처리에 의하여 상전이되는 동안 {111} 쌍정과 강유전성 분역의 거동을 현미경하에서 직접적으로 관찰하였다. {111} 쌍정면 암측으로 대칭적 분역구조가 발될되며, 그 배열 형태는 'V'자 모양과 수직하게 관통하는 것처럼 직선 모양의 두가지 형으로 분류된다. 열처리에 의하여 새로운 분역구조가 형성될때 {111} 쌍정면 주위에서는 대칭적 관계를 유지하면서 분역이 발달되며, 분역형성에 기인하는 표면변형도 {111} 쌍정에 대하여 항상 대칭적으로 발달된다. 이는 {111} 계면에서도 분극반향이 바뀌어지며 "머리-꼬리"의 전지적 안정성의 배향관계를 유지하는 것으로 설명할 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권4호
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• pp.160-165
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• 2015

Lead-free piezoelectric materials have been actively studied to substitute for conventional PZT based solid solution, $Pb(Zr_xTi_{1-x}O_3)$, which occurs unavoidable PbO during the sintering process. Among them, Bismuth Sodium Titanate, $Na_{0.5}Bi_{0.5}TiO_3$ (abbreviated as NBT) based solid solution is attracted for the one of excellent candidates which shows the strong ferroelectricity, Curie temperature (Tc), remnant polarization (Pr) and coercive field (Ec). Especially, the solid solution of rhombohedral phase NBT with tetragonal perovskite phase has a rhombohedral - tetragonal morphotropic phase boundary. Modified NBT with tetragonal perovskite at the region of MPB can be applied for high frequency ultrasonic application because of not only its low permittivity, high electrocoupling factor and high mechanical strength, but also effective piezoelectric activity by poling. In this study, solid state ceramic processing of NBT and modified NBT, $(Na_{0.5}Bi_{0.5})_{0.93}Ba_{0.7}TiO_3$ (abbreviated as NBT-7BT), at the region of MPB using 7 % $BaTiO_3$ as a tetragonal perovskite was introduced and the structure between NBT and NBT-7BT were analyzed using rietveld refinement. Also, the ferroelectric and piezoelectric properties of NBT-7BT such as permittivity, piezoelectric constant, polarization hysteresis and strain hysteresis loop were compared with those of pure NBT.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.104-107
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• 2001

The fabricated La-modified lead titanate (PLT) thin flirt without poling treatment was investigated for modulation frequency dependence of pyroelectric properties by the dynamic method. $Pb_{1-x}La_{x}Ti_{1-x/4}O_3$PLT (x=0.1) thin film having 10 mol% La content was deposited on a Pt/$TiO_{x}$/$SiO_2$/Si substrate by sol-gel method. The PLT(10) thin film exhibits a relatively excellent dielectric property. The pyroelectric coefficient (p) of the PLT(10) thin film is 6.6 x $10^{-9}$C/$\textrm{cm}^2$.K without frequency dependence. The figure of merits for the voltage responsivity and specific detectivity are 1.03${\times}$$10^{-11}$/C.cm/J and 1.46 x $10^{-9}$C.cm/J, respectively. The PLT(10) thin film has voltage responsivity ($R_{V}$) of 5.15 V/W at 8 Hz. Noise equivalent power (NEP) and specific detectivity (D＊) of the PLT(10) thin film are 9.93 x $10^{-8}$W/Hz$^{1/2}$ and 1.81 x $10^{6}$ cmHz$^{1/2}$/W at the same frequency of 100 Hz, respectively. The results means that PLT thin film having 10 mol % La content is suitable for the sensing materials of pyroelectric IR sensors.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.327-328
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• 2006

본 연구에서는 0-3 타입의 압전 세라믹 - 고분자 복합소재를 제조하기 위해서 $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ + 0.2 wt% $Cr_2O_3$ + 1 wt% $Nb_2O_5$ 조성을 기본 조성으로 하여, 세라믹-고분자 첨가량에 따른 복합소재의 전기적 특성과 여러 분극조건, 즉 분극온도, 분극시간, 분극전압 변화에 의한 압전 특성을 고찰하였다. 세라믹 첨가비율이 증가함에 따라 유전상수와 압전상수($d_{33}$)는 증가하였으며, 전압상수($g_{33}$)는 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 분극시간과 분극전압도 전기적 특성에 영향을 주는 것을 확인하였다. 분극전압 5KV 인가한 고분자 15% 첨가한 복합 소재에서 유전상수 13, 압전상수 $d_{33}$ 23(${\ast}10^{-12}C/N$), 전압상수 $g_{33}$ 170($10^{-3}v.m/N$)의 우수한 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제34권1호
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• pp.34-43
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• 2024

New piezoelectric and triboelectric materials for energy harvesting are being widely researched to reduce their processing cost and complexity and to improve their energy conversion efficiency. In this study, BaTiO₃ films of various thickness were deposited on Ni foams by R.F. magnetron sputtering to study the piezoelectric and triboelectric properties of the porous spongy structure materials. Then piezoelectric nanogenerators (PENGs) were prepared with spongy structured BaTiO₃ and PDMS composite. The output performance exhibited a positive dependence on the thickness of the BaTiO₃ film, pushing load, and poling. The PENG output voltage and current were 4.4 V and 0.453 ㎂ at an applied stress of 120 N when poled with a 300 kV/cm electric field. The electrical properties of the fabricated PENG were stable even after 5,000 cycles of durability testing. The triboelectric nanogenerators (TENGs) were fabricated using spongy structured BaTiO₃ and various polymer films as dielectrics and operated in a vertical contact separation mode. The maximum peak to peak voltage and current of the composite film-based triboelectric nanogenerator were 63.2 V and 6 ㎂, respectively. This study offers new insights into the design and fabrication of high output nanogenerators using spongy structured materials.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권4호
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• pp.589-598
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• 1997

본 연구에서는 modified PZT계에서 PT/PZ비 변화에 따른 결정 구조 및 전기적 특성을 조사하였다. 0.05Pb$(Sn_{0.5}Sb_{0.5})O_3＋xPbTiO_3＋yPbZrO_3$＋0.4Wt% $MnO_2$(x＋y= 0.95)계에서 PT/PZ비를 0.50/0.45에서 0.l1/0.84로 변화시킨 조성을 $1250^{\circ}C$에서 2시간 소결하여 이의 미세구조 및 결정구조를 분석하였고, 유전, 압전, 초전 특성 그리고 적외선 센서로의 응용을 위해 적외선에 대한 감도를 조사하였다. PT/PZ비가 0.50/0.45에서 0.l1/0.84로 PT에 비해 PZ량이 상대적으로 증가됨에 따라 전체적으로 소결밀도가 7.52g/$\textrm {cm}^3$에서 7.82g/$\textrm {cm}^3$의 값으로 증가되는 경향을 나타내었으나 분극처리 후의 유전상수는 1147에서 193으로 감소되었고, 전 조성범위에서 1 % 이하의 낮은 유전손실값을 나타내었다. PT/PZ비가 1에 근접할수록 $K_{p}$ 값이 증가되었으며, PT/PZ가 0.45/0.50인 경우 48.2 %로 가장 큰 $K_p$값을 나타내었으나, 초전계수는 PT/PZ비가 0.l1/0.84에서 0.0541 C/$m^2$K로 가장 큰 값을 나타내었다. 동 시편를 두께 100 um로 박판 가공하여 TO-5 package에 적용시켜 적외선에 대한 감도 특성을 측정한 결과 1.5 V의 높은 값을 나타내어 초전형 적외선 센서 소자로서 적합하였다.