• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1996.06a
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• pp.180-181
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• 1996

적외선 센서의 재료로 활용되고 있는 ppLT 박막(두께:8000~9000$\AA$)을 ppt/MgO(100)의 하부 구조상에 50$0^{\circ}C$ 및 $600^{\circ}C$에서 스퍼터링 증착하여 결정성 및 전기적 특성을 조사하였다. $600^{\circ}C$로 in-situ 성장된 ppLT 박막은 c-축(00l) 방향으로 배향 성장되었 고, 비유전상수(r)와 유전정접(tan)의 값이 10kHz~100kHz의 주파수에서 $\varepsilon$r≒35와 tan$\delta$≒ 0.01로 나타났다. 잔류분극량(2ppr)과 초전계수(${\gamma}$)는 상온부근에서 2ppr≒5$\mu$C/cm2, ${\gamma}$≒4$\times$ 10-8C/cm2.$^{\circ}C$로 비교적 양호한 초전박막의 전기적 특성을 나타내었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.36 no.2
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• pp.136-144
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• 1999

Crystal structures of tungsten-bronze type microwave dielectric ceramics, $BaOLa_2O_34TiO_2$ (BLT) and $BaO(Nd_{0.77}Y_{0.23})_4TiO_2$ (B(NY)T), were analysed using the Rietveld method. The most relibale refinement was obtained by refining the cation and anion positions from the x-ray and neutron diffraction data, respectively. The ambiguites inherent in the refined crystal structure by Mateeva et al. were resolved. The $BaORe_2O_34TiO_2$ structure consiste of $3\times2$ perovskite blocks and 4 pentagon-channels. The Ti-O6 octahedrons are distroted and tilted, which, consequently, induces the displacements of Ba and Re ions producing the superlattics (c$\approx$ 7.6 $\AA$). The B(NY)T showed more severely tilted Ti-O6 octahedrons. The relative dielectric constant $\varepsilon_{\gamma}$ and temperature coefficient $\tau_\varepsilon$ are 109.5 and-$180 ppm/^{\circ}C$ in BLT, 76 and $+40 ppm/^{\circ}C$ in B(NY)T, respectively. The small Re ions produced a positive $\tau_\varepsilon$. The relation between $\tau_\varepsilon$ and the octahedron tilting in complex perovskite is discussed for the tungsten bronze type structure.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.18-18
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• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.447-447
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• 2012

최근 생물전자공학에서 의료 산업 환경 등 많은 분야에 응용 가능한 바이오센서의 연구가 활발해지고 있다. 그 중 의료 분야에서, 수소이온 ($H^+$)의 농도 감지는 인간의 질병을 예측하는데 중요한 지표가 되며 이러한 수소이온 ($H^+$) 농도의 변화를 실시간으로 감지하기 위해 반도체를 기반으로 한 다양한 pH 센서가 제안되었다. Ion sensitive field effect transistor (ISFET), electrolyte-insulator-semiconductor (EIS)는 대표적인 반도체 pH센서로, 작은 소자 크기, 견고한 구조, 빠른 응답속도와 CMOS 공정과의 호환성이 좋다는 장점이 있다. 특히, EIS는 제조공정이 간단하고 감지막의 감지 특성 평가가 용이하기 때문에 지속적으로 연구되고 있는 pH 센서이다. 센서의 감지 특성을 평가함에 있어 감지막의 감지감도와 안정성이 우수해야 하며 이를 위해 high-k 물질이 감지막으로 사용되고 있다. 추가적으로 high-k 물질은 기존의 $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 대신하여 높은 유전상수로 인한 고성능, 고감도 센서제작을 가능케 한다. 본 연구에서는, high-k 물질인 $HfO_2$, $Ta_2O_5$, $ZrO_2$, $Al_2O_3$를 각각 $SiO_2$ 완충막에 적층한 이단 감지막을 제작하였고, 그 특성을 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막의 감지특성과 비교하였다. pH 감지 특성을 평가해 본 결과, 기존의 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 감지막과 비교했을 때 high-k 물질의 감지막을 갖는 EIS pH 센서에서 감지감도와 안정성 모두 우수하게 나타났다. 특히, high-k 물질 중 $HfO_2$에서 감지감도가 다소 크게 평가되었으나, 화학적 용액에 대한 안정성은 떨어졌다. 반면에 $Al_2O_3$과 $Ta_2O_5$은 화학용액에 대한 안정성 측면에서 최적의 특성을 보임을 확인하였다. 결론적으로, high-k 물질에 대한 전반적인 평가를 통하여 높은 pH 감지감도뿐만 아니라 우수한 안정성의 EIS pH 센서를 제작 할 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.1
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• pp.36-43
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• 1997

FECAPS(ferroelectric capacitors) have been fabricated by RF magnetron sputtering deposition of 3000$\AA$ PZT thin films on the Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates and post-annealing with the temperature of $550^{\circ}C$~$650^{\circ}C$ for 10 sec~50 sec in a RTA system. The electrical characteristics of the fabricated capacitors showed the highest dielectric constant and remanent polarization[${\varepsilon_r(1kHz)$=690, $2P_r$(-5V~5V sweep)=22$\mu$C/$ \textrm{cm}^2$] in the samples annealed at $650^{\circ}C$ for 30 sec, while the lowest tangent loss and leakage current [$tan\delta(\ge10kHz)\le0.02, \; J_i(5V)=3\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$]in the samples annealed at $600^{\circ}C$ for 30 sec.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.6 no.4
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• pp.55-63
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• 1987

Modified $PbTiO_3$ piezoelectric ceramics added with 0.2, 0.25, 0.3 mol of $CaCO_3$ and 0.04 mol of $(Co_{\frac{1}{2}}W_{\frac{1}{2}})$ and 0.05 mol of $MnO_2$ and NiO have been fabricated. These ceramics can be poled sufficiently within 10 minutes at $100^{\circ}C$ under about d.c. field of 40 kv/cm. Detailed measurement was performed on dielectric constants, cutie temperatures, elastic and piezoelectric properties and coupling factors for the fabricated ceramics. The most value of the piezoelectric coupling factors was coupling factor of thickness mode kt and its value for 0.25 mol of Ca was about $45\%$. Dielectric constants of $\varepsilon_{33}^T$ and $\varepsilon_{11}^T$ for 0.25 mol of Ca were 242 and 260, and coupling factor ratio (kt/Kp) and Qm were 6 and 357 respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.611-614
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• 2004

[ $Ba(Zn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ ] (BZN) 세라믹스의 소결 온도는 약 $1350^{\circ}C$ 이다. 그러나 $B_2O_3$가 첨가된 경우, BZN 세라믹스는 $900^{\circ}C$에서 소결되었다. $BaB_4O_7$, $BaB_2O_4$ 그리고 $BaNb_2O_6$ 이차상이 $B_2O_3$가 첨가된 BZN 세라믹스에서 관찰되었다. $BaB_4O_7$과 $BaB_2O_4$ 이차상은 약 $900^{\circ}C$에서 공정 온도를 가지기 때문에 $B_2O_3$를 첨가한 BZN 세라믹스론 $900^{\circ}C$에서 소결하는 동안 액상으로 존재할 것으로 여겨지며, 그것이 BZN 세라믹스의 소결온도를 낮출 것으로 생각된다. 소결 온도의 증가에 따라 유전 상수 ($\varepsilon_r$)와 품질 계수 ($Q{\times}f$)의 값은 증가하였는데, 이는 밀도의 증가에 기인한다. 그러나 $B_2O_3$의 첨가량이 많은 경우 Q 값은 감소하는데, 이는 이차상의 존재가 품질계수의 저하를 초래한다고 생각된다. 2.0 mol% $B_2O_3$가 첨가된 BZN 세라믹스를 $950^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결하는 경우, $Q{\times}f$=13.600 GHz, $\varepsilon_r$=37.6 그리고 공진 주파수 온도계수 ($\tau_f$) = 19 ppm/$^{\circ}C$의 유전특성을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.3
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• pp.242-248
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• 2000

BST thin films were prepared with various deposition conditions by rf-magnetron sputtering. As substrate temperature increases and Ar/$O_2$ratio decreases, the electrical properties of the BST films improve. The conventional Schottky model and modified-Schottky model were introduced in order to investigate the leakage-current-conduction mechanisms of the deposited films. It was found that the modified-Schottky model better describes the current-conduction mechanism in the BST films than the conventional Schottky model. From the modified-Schottky model, optical dielectric constant ($\varepsilon$), electronic drift mobility ($\mu$), and barrier height $({\phi}_b)are calculated as $\varepsilon$=4.9, $\mu$=0.019 $\textrm{cm}^2$/V-s, and ${\phi}_b=0.79 eV.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.12 no.6
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• pp.1002-1008
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• 2001

The absorbing structure composed of multi-layered fiber reinforced composite materials was designed and microwave absorbing properties are investigated. On the basis of transmission line theory, the theoretical equations to predict the reflection loss and the appropriate composite material for each functional layer are suggested. The most significant result of this study is the successful design and fabrication of triple-layered composite laminates which has the superior microwave absorbing porperties (more than 10 dB in 4∼12 GHz range), without using the ferrite filler in the impedance transforming layer. In the two-layered composite laminate (absorber/substrate), however, the use of ferrite filler (about 40 wt %) in the absorbing layer is necessary to obtain the certain level of microwave absorbance. By combining the glass-fiber composite with ferrite filler and carbon-fiber composite substrate, the microwave absorbing properties more than 10 dB in 4∼12 GHz frequencies than be obtained.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.1 no.2
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• pp.37-42
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• 1996

The $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ single crystals were prepared by Czochralski method and the study of electrical and optical properties were carried out. The activation energy of the electrical conductivity was $E_g$=1.12 eV. The optical energy gap measured in the room temperature is found to be 2.3 eV. A.c. conductivity of crystal $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ was measured at temperatures from 290 K to 570 K in the frequency range from 50 kHz to 30 MHz. The a.c. conductivity is proportional to ${\omega}^s$. In view of this it should be hopping conduction mechanisms. At high frequencies, the power exponent was s=2. The low frequency dielectric constants were 54 for $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ and 41 for $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ single crystals.