The crystal structure and ferroelectricity of the $(1-x)BiFeO_3\;(BF)-xPbTiO_3$ (PT) ceramic system with the addition of $DyFeO_3$ (DF) have been investigated for attaining a high temperature piezoelectric material. This study is focused on the relation between crystal structure and ferroelectric property with the addition of DF over the phase boundary in the (1-x)BF-xPT system. Hysteresis curves of polarization-electric field at room temperature have been measured. The X-ray and neutron diffraction data were analyzed by the rietveld refinement method. The addition of 0.1 mole DF into BF-PT system greatly increases the ferroelectric remanant polarization Pr values, e.g. 17 ${\mu}C/cm^2$ in 0.6BF-yDF-(0.4-y)PT and 31${\mu}C/cm^2$ in 0.5BF-yDF-(0.5.y)PT, respectively. The improved Pr value has been discussed in relation with crystal structure and electrical property.
Electrically-induced strain(S) and polarization(P) for Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3(1-x)PSN-xPT) crystalline solutions were studied. From the compositional dependence of S and P we could observe two maximum values at x=0.10 and x=0.425. It is considered that PSNT10(x=0.10) composition is the structural phase boundary to indicate the variable order-disorder[VOD] region. PSNT(x=0.425) composition is the morphotropic phase boundary[MPB] to indicate the rhombohedral to tetragonal phase transition. Higher S (0.437%) and P (0.3974$\mu$C/$\textrm{cm}^2$) values were attained by the La substitution (5 wt%) at Pb site in the MPB composition of 57.5PSN-42.5PT.
본 논문은 (1-x-y)PMN-yPT-xST세라믹스의 유전 및 변위특성을 ST의 양에 따라 조사하였다. ST의 성분은 1∼ 6㏖%이내로 변화시켰고 과잉 MgO에 따른 조성변화에 따라 결과를 조사하였다. ST의 성분의 증가에 따라 유전상수는 5㏖%인 조성에서 최대값을 나타내었다. 큐리온도는 ST의 성분이 증가함에 따라 선형적으로 감소하였다. 항전계와 잔류분극은 l㏖%인 조성에서 최대값을 나타내었다. 과잉 MgO의 효과에 따라 유전상수는 0.8PMN-0.12PT-0.04ST조성에서 MgO를 3㏖%까지 과잉 첨가함에 따라 증가하였으나 변위특성은 감소함을 나타내었다.
Toluene($C_6H_5CH_3$) gas sensors were fabricated using $PtO_x$ loaded with SWNTs by a new deposition method. The nanoparticle powders of SWNTs-$PtO_x$ composite were deposited on Si wafer substrates by a vacuum filtering deposition method. The fabricated sensors were tested against toluene gas which is a kind of the Volatile Organic Compounds. The composition ratio that exhibited the highest response to toluene gases was SWNTs : $PtO_x\;=\;99:1$ in wt% ratio at operating temperature of about $150^{\circ}C$. The response and recovery times of the sensors were as short as less than 1 min., respectively.
$Pt/MoO_3/SiO_2$ 촉매계에서의 $50^{\circ}C$ 등온 환원 실험에서 hydrogen spillover는 소성 온도가 증가함에 따라 더욱 빠른 속도로 진행된다. 이는 Pt 표면위에 형성되는 overlayer에 기인하는 것임을 TEM과 CO chemisorption 측정으로 알 수 있었다. 1-butene의 iso-butene으로의 골격이성질화 반응 mechanism은 carbonium ion의 형성과 methyl기의 골격 치환의 2 step으로 알려져 있다. $Pt/MoO_3/SiO_2$ 촉매계에서 약 $250^{\circ}C$에서 calcination하면 iso-butene 수율이 증가한다. 이는 $PtCl_x$ precursor 내에 존재하는 chlorine의 감소에 의한 것과 overlayer 생성에 따라 Pt 표면으로부터 $MoO_3/SiO_2$로의 hydrogen spillover의 증가에 의한 것으로 추측된다.
박막 공정 및 마이크로머시닝(micromachining)기술에 의해 제작되는 마이크로 가스 센서는 고온 동작이 필수불가결하며 이 때 안정된 출력을 얻기 위해서 센서 저항 변화에 영향을 줄 수 있는 응집화 현상이 발생하지 말아야 한다. 본 연구에서는 고온 동작시 응집화의 구동력으로 작용하는 여러 요소중의 하나인 응력(stress)을 줄이기 위해서 인가 전력 밀도, 기판온도, 증착 압력 등을 증착 변수로 하여 증착 조건이 (AI, SI)1-xOx박막과 Pt 박막의 제반 물성 및 응력변화에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. (AI, SI)1-xOx박막의 증착 속도와 굴절율 값은 O2분압과 기판 온도가 증가할수록 감소하였으며 응력은 O2분압이 증가함에 따라 인장에서 압축으로 전환된 후 증가하였다. Pt 박막의 경우, 인가 전력이 증가할수록 공정 압력이 감소할수록, 기판 온도가 감소할수록 증착 속도는 증가하였으며 전기 비저항은 감소하였다. Pt 박막의 응력은 인가 전력이 증가할수록, 공정 압력이 증가할수록, 기판 온도가 증가할수록 압축에서 인장의 방향으로 전환된 후 증가하였으며 박막의 전기비저항 및 증착속도에 크게 의존하는 것으로 분석되었다.
Pb(Mg$_{1}$3/Nb$_{2}$3)O$_{3}$[PMN]-PbTiO$_{3}$[PT]계 고용체의 상경계조성(MPB)영역에 대해 La을 첨가하여 변성시킨 La변성 (1-x)PMN-xPT(x=0.35) 고용체를 만들어 온도-유전율 특성, 전계유기 분극특성 및 변위특성을 조사하였다. PMN-PT의 상경영역의 조성인 x=0.35에 대해 La함량을 0-10at%까지 변화시켰다. PMN-PT계 고용체에서 PT 의 함량이 증가함에 따라 전계유기변위 및 히스테리시스 특성이 모두 증가하였다. 전계유기변위 값 $\varepsilon$ 는 능면정과 정방정의 공존영역인 MPB(x=0.35)조성에서 가장 높은 값($\varepsilon$ = 2 x $10^{-3}$)을 보여 주었다. MPB조성에 대해 La을 첨가한 계의 전계유기변위를 조사한 결과 La의 첨가량이 적을 때 (La=0-5at%)는 La의 함량이 증가함에 따라 히스테리시스 특성이 감소하였고 $\varepsilon$ 은 증가하여 고성능의 액튜에이터 재료에 적합한 조성물로 기대된다.
다양한 비율의 Pt와 Bi를 carbon black (Vulcan XC-72R)에 담지시킨 Pt-Bi/C 촉매를 환원법을 이용하여 합성하였다. Pt와 Bi의 전구체로는 염화백금산($H_2PtCl_6{\cdot}xH_2O$)과 비스무스트리질산($Bi(NO_3)_3{\cdot}5H_2O$) 수용액을 각각 사용하였으며, 금속을 carbon에 담지하기 전, 금속물질의 분산도를 높여주기 위해 열처리와 산처리를 수행한 carbon black을 사용하였다. XRD (X-ray Diffraction) 분석과 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석을 통하여 Pt-Bi/C 촉매 내에 Pt와 Bi가 소성시키기 전에는 BiPt 혹은 $Bi_2Pt$로 존재하지만 $500^{\circ}C}$에서 소성을 한 후에는 Pt 격자구조 안으로 Bi가 침투하여 alloy을 형성하는 것을 확인하였다. 합성한 전극의 메탄올 산화반응은 전기화학분석장치(Potentiostat; Princeton applied research, VSP)를 사용하여 0.5 M $CH_3OH$와 0.5 M $H_2SO_4$의 혼합수용액에서 순환전압법(cyclic voltammetry, CV)을 이용해 측정하였다. 메탄올 산화에 대한 전기화학적 촉매 활성을 평가한 결과 적절한 양의 Bi를 첨가한 경우, 메탄올 산화반응에 대한 높은 촉매활성을 나타냄을 확인하였다. 메탄올 산화에 대한 활성은 전극과 전해질 사이의 안정성과 밀접한 관련이 있다. 정전압법(Chronoamperometry, CA)을 이용하여 전극의 안정성을 평가한 결과 메탄올 산화반응에 높은 활성을 나타내는 촉매일수록 전극의 안정성도 높은 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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