• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.3
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• pp.227-231
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• 2008

In this study, in order to improve the electrical properties of low temperature sintering piezoelectric ceramics, $[0.05Pb(Zn_{1/2}W_{1/2})-0.07Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})-0.088Pb(Zr_{0.48}Ti_{0.52})]O_3$(abbreviated as PZW-PMN-PZT) ceramic systems were fabricated using $Bi_2O_3$, CuO and $Li_2CO_3$ as sintering aids and then their piezoelectric and dielectric properties were investigated according to the amount of $Li_2CO_3$ and post-annealing process. Post-annealing process enhanced all physical properties except for mechanical quality factor (Qm). 0.2 wt% $Li_2CO_3$ added and post-annealed specimen showed the excellent values suitable for low loss piezoelectric actuator application as follow: the density = 7.86 $g/cm^3$ electromechanical coupling factor (kp) = 0.575, piezoelectric constant $d_{33}$ = 370 pC/N, dielectric constant ($\varepsilon_r$) = 1546, and mechanical quality factor (Qm) = 1161, respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.191-194
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• 2004

Ferroelectric $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ (PZT) 박막을 $Pt(111)/Ti/SiO_2/Si$ 기판위에 증착되었고, 수소 후열처리 후의 특성변화를 연구하였다. 동시에 10 nm의 $(Pb_{0.72}La_{0.28})Ti_{0.94}O_3$ (PLT) buffer를 사용한 PZT 박막의 수소 후열처리 효과를 관찰하였다. PZT 박막의 경우, 수소 후열처리 전과 후에 강유전 특성이 현저하게 감소한 반면, PLT buffer가 사용된 PZT 박막의 경우, 강유전 특성에 거의 변화가 없었다. 이는 PLT buffer를 사용함으로써 PZT 박막의 배향성이 향상되고, 이에 따라 forming gas에 의한 수소원자가 박막 내로의 침투가 어렵게 된다. 따라서 수소원자에 대한 PZT 박막의 열화되는 현상이 buffer를 사용하는 경우, 거의 나타나지 않게 된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.31 no.11
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• pp.614-618
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• 2021

As the size of market for electric vehicles and energy storage systems grows, the demand for lithium-ion batteries (LIBs) is increasing. Currently, commercial LIBs are fabricated with liquid electrolytes, which have some safety issues such as low chemical stability, which can cause ignition of fire. As a substitute for liquid electrolytes, solid electrolytes are now being extensively studied. However, solid electrolytes have disadvantages of low ionic conductivity and high resistance at interface between electrode and electrolyte. In this study, Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO), one of the best ion conducting materials among oxide based solid electrolytes, is fabricated through RF-sputtering and various electrochemical properties are analyzed. Moreover, the electrochemical properties of LLZO are found to significantly improve with co-sputtered Li₂O. An all-solid thin film battery is fabricated by introducing a thin film solid electrolyte and an Li₄Ti₅O₁₂ (LTO) cathode; resulting electrochemical properties are also analyzed. The LLZO/Li₂O (60W) sample shows a very good performance in ionic conductivity of 7.3×10^-8 S/cm, with improvement in c-rate and stable cycle performance.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.5
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• pp.995-999
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• 2007

The lead zirconate titanate (PZT) powders were synthesized to make the piezoelectric ceramics in low temperature as low as $900^{\circ}C$. To investigate the influence of additives on sintering of PZT, two kinds of sintering aids were made as follows; $wB_2O_3-xBi_2O_3-zCuO$and LiBiO2-CuO. The sintering aid, $1{\sim}3$ wt.% $LiBiO_2-CuO$, was added into these PZT powders and the specimens were fired at temperature in the range of $800{\sim}1200^{\circ}C$. The highest density was shown in the specimen with 1 wt.% $LiBiO_2-CuO$ as additive at temperature of $900^{\circ}C$. The sintered specimen were analyzed by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy (SEM) was utilized to observe the microstructure, especially the densified morphology of specimens. In the XRD pattern, the well-crystallized PZT phase could be obtained in consequence of firing at $900^{\circ}C$. The scanning electron microscopy(SEM) was utilized to observe the structure of specimens after firing at $900^{\circ}C$. The densified perovskite structure of $PbZrTiO_3$ could be obtained by sintering at temperature as low as $900^{\circ}C$. The high sinterability of PZT ceramics was attributed to the low formation temperature of the liquid phase of additives.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.324-324
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• 2010

핵융합의 고체형 증식(Helium Cooled Solid Breeder : HCSB) 블랑켓(Blanket Module)은 삼중수소 증식을 위해서 Li4SiO4, Li2TiO3, Li2O 및 Li2ZrO3 등의 페블이 고려되고 있다. 이러한 페블을 제조하기 위해서는 먼저 각각의 분말 제조가 선행되어야 한다. 한국의 Test Blanket Module(TBM)은 Li4SiO4 페블을 개발을 개발하여 사용할 예정이고 옵션으로 Li2TiO3 페블을 개발하는 것으로 되어 있다. Li4SiO4 페블을 개발하기 위해서 먼저 분말합성이 필수적이다. Li4SiO4 분말을 합성에 하기 위해서는 Lithium 금속염과 실리카 졸을 용매 및 폴리머 캐리어로서의 두 가지 기능을 하는 에틸렌글리콜에 첨가한 후 가열하여 완전히 용해시킨 후 혼합 용액을 건조시켜 겔형의 전구체를 제조한다. 이를 하소한 후 결정화시켜 Silicate 분말을 얻는데 이때의 건조, 하소 및 결정화 온도의 조건에 따른 분말의 크기 및 특성이 각각 다르다. 즉, 바인더 물질의 비율과 합성온도에 따라 특성이 약간씩 다른 분말을 얻을 수 있었다. 이렇게 얻어진 Silicate 분말은 지르코니아 볼을 이용하여 약 24 시간 동안 볼 밀링 과정을 통해 입도가 작은 미세한 Silicate 분말로 만들었다. 합성된 분말은 여러 가지 시험 및 분석을 통해서 검증되었으며, 불순물 등은 관찰되지 않았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.77-77
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• 2009

$Pb(Zr,Ti_O_3$계 세라믹스는 우수한 압전 특성으로 인하여 압전변압기 및 액츄에이터, 센서 등 많은 분야에 응용이 되어져 왔다. 그러나, 최근 들어 $1000^{\circ}C$에서 급속도로 많은 휘발을 하는 PbO는 환경 및 인체에 나쁜 영향을 미칠 뿐 아니라 사용 후의 처리도 어려워 선진국에서는 사용을 제한하거나 줄이고 있는 추세에 있다. 따라서, PbO를 포함하지 않은 무연 (Lead-free)계 압전 세라믹스에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있으며 앞으로는E 장래성 있는 하나의 이슈 분야가 될 것이다. 이러한 Pb-based System 세라믹스를 대체 할 재료로서 $(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$나 Tungsten-Bronze type, $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3$ 등이 주로 연구가 되고 있다. 특히, alkali niobate를 기초로 한 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$은 무연 압전 물질로서 많은 주목을 받고 있다. 그러나, NKN의 주요 성분인 K 의 높은 조해성 때문에 일반적인 고상방법으로는 고 밀도의 세라믹을 얻기 힘들뿐더러 낮은 상전이 온도 때문에 많은 응용에는 제약이 되고 있다. 이러한 세라믹의 단점을 보완하고자 Hot forging, RTGG, SPS 등 과 같이 특수한 소결방법을 사용하여 고밀도의 세라믹을 제작하지만 이 방법들은 제품 대량 생산에 있어 경제적으로나 복잡한 제조과정을 고려할 때 매우 비효율적이라고 판단된다. 그러므로 $BaTiO_3$, $LiTaO_3$, Mg, Ca등을 첨가 시켜 소결을 향상시키고 고밀도를 얻기 위해 많은 연구가 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 Pb-based계의 세라믹스를 대체할 우수한 특성의 세라믹스를 제작하고자 기존의 $(K_{1/2}Na_{1/2})NbO_3(NKN)$세라믹스에서 낮은 용융온도 때문에 소결하기 어려운 $KNbO_3$를 제거한 $NaNbO_3$에 $LiNbO_3$와 $BaTiO_3$를 추가한 $NaLiNbO_3-BaTiO_3$세라믹스에 $K_4CuNb_8O_{23}$(KCN)을 첨가함으로서 이에 따른 압전 및 유전 특성을 조사하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.3 no.2
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• pp.176-184
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• 1993

The glasses, which the $\beta$-spodumene as the principal crystalline phase could be precipitated, were melted by adding >, $P_2O_5, TiO_2, ZrO_2 in the Li_2O-Al_2O_3-SiO_2$ system. In order to achieve the glass-ceramic body of near-theoritical density by sintering method, the optimum condition of heat treatment, the effect of glass powder size and the properties were investigated by DTA, XRD, bulk density, thermal expansion and SEM. Addition of $P_20_5$ imProved the tendency of sintering and the sample with 9wt% $P_20_5$ content was the most dense OOdy by sintering method. The optimum condition of heat treatmemt was sintered for densitification at $740^{\circ}C$ and crystallized at $950^{\circ}C$. In the optimum condition, the relative density was above 90% and the thermal expansion was negative about $-1{\times}10^{-7}/^{\circ}C$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.33 no.10
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• pp.3213-3217
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• 2012

Reactive adsorption desulfurization (RADS) experiments were conducted over a series of commercial metal oxide supports ($Al_2O_{3-}$, $SiO_{2-}$, $TiO_{2-}$ and $ZrO_{2-}$) supported Ni/ZnO adsorbents. The adsorbents were characterized by X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) in order to find out the influence of specific types of surface chemistry and structural characteristics on the sulfur adsorptive capacity. The desulfurization performance of all the studied adsorbents decreased in the following order: Ni/ZnO-$TiO_2$ > Ni/ZnO-$ZrO_2$ > Ni/ZnO-$SiO_2$ > Ni/ZnO-$Al_2O_3$. Ni/ZnO-$TiO_2$ shows the best performance and the three hour sulfur capacity can achieve 12.34 mg S/g adsorbent with a WHSV of $4h^{-1}$. Various characterization techniques suggest that weak interaction between active component and support component, high dispersion of NiO and ZnO, high reducibility and large total Lewis acidity of the adsorbents are important factors in achieving better RADS performance.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.10 no.4
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• pp.121-124
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• 2009

In this study, in order to develop compositions of ceramics suitable for piezoelectric actuator and ultrasonic vibrator applications using low temperature sintering, multilayer, PMN-PNN-PZT ceramics were fabricated using $Li_2CO_3$ and $Na_2CO_3$ as sintering aids. Their structural, piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the Zr/Ti ratio. As the Zr/Ti ratio increased, the electromechanical coupling factor $k_p$, and piezoelectric constant $d_{33}$ and the mechanical quality factor $Q_m$ all increased with Zr/Ti ratio and then decreased after the ratio exceeded 50/50. At the ratio of Zr/Ti =49/51 and sintering temperature of $900^{\circ}C$; the density, electromechanical coupling factor $k_p$, dielectric constant ${\varepsilon}_r$ piezoelectric $d_{33}$ constant and mechanical quality factor $Q_m$ all showed the optimum values of 7.900 $g/cm^3$, 0.576, 856, 312 pC/N, 1,326, respectively. These property values are very suitable for multilayer ceramics actuator applications.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.205-205
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• 2008

PZT 세라믹은 우수한 유전 및 압전특성을 갖고 있어 변압기, 센서 및 엑츄에이터 등에 널리 응용되고 있다. 그러나, 우수한 특성에도 불구하고 PZT세라믹스의 소결시 PbO의 높은 유독성 및 휘발로 인하여 환경오염을 야기 시킨다. 그러므로 PbO로 구성된 세라믹을 대체하기 위한 우수한 압전특성을 가진 비납계 세라믹스 개발이 연구의 주류를 이루고 있다. 그 중 비납계 NKN와 BZT는 대체물질로 많이 관심을 받고 있다. 이는 일반적인 NKN조성은 우수한 압전성과 높은 큐리온도를 가지고 있을 뿐만 아니라, BZT조성의 Zr성분이 큐리온도를 낮추거나 유전특성을 졸게 하여 유전율 곡선을 완화하게 하는 특징이 있다. 하지만 NKN은 $1140^{\circ}C$이상의 소결온도에서 K의 휘발특성으로 인해 소성 후에도 주변의 수분을 흡수하는 조해성이 발생하는 문제가 발생한다. 그래서 본 연구에서는 낮은 온도에서 NKN계 세라믹스의 밀도를 증가시킬 뿐만 아니라, 우수한 유전 및 압전특성을 갖는 세라믹스를 제조하고자 비납계 $0.94(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3-0.06Ba(Zr_{0.05}Ti_{0.95})O_3$ (NKN-BZT)의 조성을 사용하였고 소결조제로는 $MnO_2$, NiO, $Bi_2O_3$, ZnO, $Li_2CO_3$, CuO등을 변화주어 유전 및 압전 특성을 알아보았다.