• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.379-382
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• 2010

In this study, in order to develop the lead-free piezoelectric ceramics with high piezoelectric and dielectric properties, $(K_{0.5}Na_{0.5})(Nb_{0.97}Sb_{0.03})O_3$ ceramics were fabricated using a conventional mixed oxide process and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$ addition. $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$ addition enhanced density, electromechanical coupling factor($k_p$) piezoelectric constant $d_{33}$ and mechanical quality factor($Q_m$). At the 0.9 mol% $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$ addition, density, electromechanical coupling factor($k_p$), dielectric constant(${\varepsilon}_r$) and piezoelectric constant($d_{33}$) of specimen showed the optimum values of 0.46, 471, and 148 pC/N, respectively.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권9호
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• pp.728-732
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• 2011

In this study, piezoelectric and dielectric properties of Lead-free $0.97[(K_{0.5}Na_{0.5})(Nb_{0.97}Sb_{0.03})O_3]+0.03[(Bi_{0.5}K_{0.5})TiO_3]$ (abbreviated as 0.97NKNS-0.03BKT)ceramics synthesized by conventional solid-state reaction process were investigated as a function of $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$ addition. The results indicated that the $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$ addition significantly improved the sinterability, grain growth and piezoelctric properties of 0.97NKNS-0.03BKT ceramics. The optimum values as planar piezoelectric coupling coefficient ($k_p$= 0.355), piezoelectric constant ($d_{33}$= 207 pC/N) and mechanical quality factor ($Q_m$= 128) were obtained when 0.009KCT was added. The electromechanical coupling factor($k_p$) was slightly decreased according to the increasing temperature.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권4호
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• pp.205-209
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• 2016

In this paper, piezoelectric ceramics with the composition of $(Na_{0.525}K_{0.4425}Li_{0.0375})(Nb_{0.8975}Sb_{0.065}Ta_{0.0375})O_3+0.3wt%\;CoO+x\;CuO$ ($0.005{\leq}x{\leq}0.025$) (abbreviated to NKL-NST) were fabricated for ultrasonic sensor application. The effects of CuO addition and sintering on the microstructure and the piezoelectric properties of the NKL-NST ceramics were systematically studied. Excellent piezoelectric properties such as electromchanical coupling $factor(k_p)=0.415$, piezoelectric constant $(d_{33})=166pC/N$ and piezoelectric figure of merit $d_{{33}*}g_{33}=5.47pm^2/N$ were obtained from the 2.5 mol% CuO doped NKL-NST+0.3 wt%CoO ceramics sintered at $1,000^{\circ}C$ for 3 h.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제13권6호
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• pp.283-286
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• 2012

(1-X)$(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-XK_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$ (NKN-KCT) lead-free piezoelectric ceramics have been synthesized by the conventional solid state sintering method, and their sinterability and piezoelectric properties were investigated. Typically, this material is sintered between 1,025 and $1,100^{\circ}C$ for 2 hours to achieve the required densification. Crystalline structures and Microstructures were analyzed by X-ray diffraction and scanning electron microscope. The density, dielectric constant (${\varepsilon}_r$), piezoelectric constant $d_{33}$, electromechanical coupling factor $k_p$ and mechanical quality factor $Q_m$ value of the NKN ceramics depended upon the KCT content and the sintering temperature. In particular, the KCT addition to NKN greatly improved the mechanical quality factor $Q_m$ value. The ceramic with X = 1.0 mol% sintered at $1,050^{\circ}C$ exhibited optimum properties (${\varepsilon}_r$=246, $d_{33}$=95, $k_p$=0.38 and $Q_m$=1,826). These results indicate that the ceramic is a promising candidate material for applications in lead free piezoelectric transformer and filter materials.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제12권2호
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• pp.72-75
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• 2011

In this study, $(K_{0.5}Na_{0.5})(Nb_{0.97}Sb_{0.03})O_3+0.9$ mol% $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}+x$ mol% $K_4CuNb_8O_{23}$ (x = 0, 0.2, 0.6, 0.8) ceramics were prepared by a conventional mixed oxide method. Their microstructure and electric properties were investigated. The secondary phase was made by virtue of $K_4CuNb_8O_{23}$ (KCN) addition in the $(K_{0.5}Na_{0.5})(Nb_{0.97}Sb_{0.03})O_3$ system ceramics. However, the sinterability of the ceramics increased with increasing $K_4CuNb_8O_{23}$ content. At the 0.6 mol% $K_4CuNb_8O_{23}$ added composition ceramics sintered at $1,060^{\circ}C$, kp and $d_{33}$ showed the optimum values of 0.39 and 145 pC/N, respectively, suitable for piezoelectric actuator application.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.93-93
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• 2009

In this study, in order to develop excellent lead-free composition ceramics for piezoelectric transformer, $(K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29})$ added $(K_{0.5}Na_{0.5}](Nb_{0.97}Sb_{0.03})O_3$ were fabricated using conventional mixed oxide method. At the 0.9mol% KCT added specimen, electromechanical coupling factor(kp) and mechanical quality factor ($Q_m$) showed the optimal values of 0.437 and 727.07, respectively, for piezoelectric transformer application.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.307-307
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• 2010

최근 유한연료의 고갈로 인해 세계 유가가 불안정 됨으로서 대체 에너지에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 특히 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전 역효과를 이용한 것으로서 주변에서 무의미하게 버려지는 진동이나 바람, 열 에너지를 실 생활에 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일본과 같은 선진국에서 이미 지하철 및 일반 다리와 같이 진동이 극히 많은 곳에서 응용되고 있다. 이러한 에너지 하베스팅 기술을 응용 하려면 전압출력 계수($g_{33}$)가 높아야 한다. 이것은 압전 d 상수와 유전상수에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 현재가지 응용되는 압전 하베스팅 조성은 Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT)를 기초로한 세라믹이 응용되고 있다. Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) 세라믹은 Morpohotropic phase boundary(MPB)에서 전기기계 결합계수 (kp) 와 기계적 품질계수 (Qm) 이 각각 0.5와 500으로 우수한 특성을 나타낸다. 또한 큐리온도 (Tc) 도 $400^{\circ}C$로 온도 안정성 또한 높다. 하지만 $1000^{\circ}C$ 이상에서 소결하는 PbO는 소결 중 급격한 휘발로 환경적 오염 뿐 아니라 특성의 저하를 야기시킨다. 그래서 몇몇 나라에서는 그 사용을 제한하고 점차적으로 사용을 줄여 나가고 있는 동시에 PbO가 첨가되어 있지 않은 Lead-Free 세라믹의 연구가 많이 진행되고 있다. Lead-Free 세라믹 중 alkaline niobate를 기초로 한 페로브스카이트 구조의 ($Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ (NKN) 은 PbO를 기초로 한 세라믹을 대체할 유망한 후보자 중 하나이다. 하지만 NKN세라믹의 K 성분의 조해성 및 고온에서의 휘발로 인해 일반 적인 소결 방법으로는 고밀도의 세라믹을 얻기 매우 어렵다. 그래서 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark plasma Sintering)와 같은 특별한 소결 법을 이용하거나 $K_8CuNb_4O_{23}$(KCN) 이나 $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$(KCT) 등을 첨가하여 그 소결성을 향상 시키는 방법도 있다. 또한 압전 d상수를 향상 시키기 위해 $Nb_2O_5$나, $La_2CO_3$, $CeO_2$, $Li_2CO_3$ 등을 치환함으로써 압전 d상수를 향상 시켜 전압출력 계수를 높이는 연구 또한 많은 보고가 되어 있다. 특히 $Li_2CO_3$의 첨가는 일반 적인 소결 방법으로도 밀도의 조밀함을 향상 시켜 그에 따른 높은 유전율과 전기기계 결합계수, 압전 d상수를 가져 많은 연구가 되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 일반적인 ($K_{0.5}N_{0.5})_{1-x}Li_x(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ + 0.2mol%$La_2O_3$ + 1.2mol%$K_8CuNb_4O_{23}$ 세라믹에 x(=Li) 치환에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.