• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.9
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• pp.890-895
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• 2002

Effect of the sintering time on the microwave dielectric properties of the layered Functionally Graded Materials(FGMs) of the Mg0.93Ca0.07TiO3(MCT) with (Ca0.3Li0.14Sm0.42)TiO3(CLST) ceramics was investigated. The dielectric constant of layered FGMs specimens showed a nearly constant value and did not change significantly with sintering time. The quality factor, however, was affected by the relative density and thermal stress developed in each dielectric layer. With an increase of the relative density and the decrease of the induced thermal stresses, quality factor of the layered FGMs specimens increased and the quality factor was incluenced sensitively by the change of compressive stress developed in MCT layers which had a lower thermal expansion coefficient than that of CLST. For the layered FGMs specimen sintered at 1300$^{\circ}C$ for 9h, the compressive stress developed in MCT layer showed the maximum value, which, in turn, the quality factor of the specimen was the minimum value.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.241-241
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• 2007

We fabricated SmBCO coated conductors(CCs) on IBAD-MgO templates using co-evaporation method. IBAD-MgO templates consist of PLD-LMO/epi-MgO/IBAD-MgO/Ni-alloy and showed good in-plane texture of below FWHM 7 degree. Evaporation rates of Sm, Ba, and Cu were precisely controlled to get the optimum composition ratio after deposition process. To optimize the oxygen partial pressure of reaction region, wide range of the partial pressure was investigated from 1 mTorr to 15 mTorr. By reducing the oxygen partial pressure to 5mTorr, (103)grains in SmBCO layer have been increased. On the other hand, there were only (001)grains in SmBCO layer deposited at 15 mTorr $O_2$. Deposition temperature was also investigated from $600^{\circ}C\;to\;800^{\circ}C$ to make high Ic SmBCO CCs. SmBCO on IBAD MgO template showed that the Ic increased gradually at higher growth temperature to $800^{\circ}C$, which the highest Jc and Ic is $2.6\;MA/cm^2$ and 500 A/cm-w., respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.299-299
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• 2007

후막형 무기 EL (electro-luminescence) 소자는 제조공정이 간단하고, 얇고, 가볍고, 유연한 동의 많은 장점들 때문에 휴대폰의 키패드 (key-pad) 및 광고용 back-light용으로 사용되고 있다. 이 무기 EL 소자는 비교적 손쉬운 스크린 프린팅 (screen-printing) 법으로 대면적을 제작할 수 있지만, LED (light emitting diode) 등과 비교하여 밝기가 낮아서 그 응용 분야가 제한되고 있다. EL 소자의 형광층은 전면 전극과 후면 전극 사이에 위치한다. EL은 이 형광층에 고 전기장이 걸릴 때, 전기장에 의해 가속된 전자가 형광층 내부에 첨가된 발광 중심의 전자를 여기시키고, 여기된 전자가 다시 바닥상태로 완화될 때 빛이 방출되는 현상이다. 즉, EL 소자는 이러한 전자 발광 현상을 이용한 소자로서, 전압 인가 시 발광 면 전체가 균일하게 발팡하는 평면 광원이다. 이러한 EL 소자에서 휘도의 증가는 후면 전극과 형광층 사이에 삽입되는 유전체 층의 특성과 밀접한 연관성이 있다. 본 연구에서는 고휘도 무기 EL 소자를 제작하기 위하여 이 유전체 층의 특성과 소자의 성능 사이의 관계를 알아보고자 하였다. 유전체 층에 사용하기 위해서 $BaTiO_3$-PVDF (polyvinylidene fluoride)의 복합체 필름을 제조하였다. 먼저 이 복합체 필름을 스크린 프린팅 (screen printing) 법으로 코팅하기 위한 페이스트 제작을 위해서, PVDF 수지를 용제에 녹였다. 그 다음, 일반 혼합기 및 삼단 롤밀 혼합기 (3-roll milling mixer) 등을 이용하여 $BaTiO_3$ 분말과 PVDF 용액을 다양한 비율로 혼합하여 페이스트를 제조하였다. ITO가 증착된 PET Film에 스크린 프린팅 법을 사용하여 형광층, 유전층, 배면 전극 등을 차례로 코팅하였다. $BaTiO_3$ (BT) 분말과 복합체 필름의 XRD 분석 결과, 분말 시료와 복합체 시료 모두 페로브스카이트 구조의 BT 회절선만 관찰되었다. 복합체의 단면 SEM 관찰에서는, BT 분말의 무게비가 증가할수록 더 치밀한 구조를 보여줌을 확인하였다. 또 EL소자의 유전상수와 휘도도 BT 분말의 혼합비가 증가할수록 증가하였다. 본 연구에서 제작한 무기 EL 소자의 최대 휘도는 약 $130\;cd/m^2$ 정도로 측정되었는데, 이는 휴대폰 키패드의 back-light용 광원으로 사용하기 충분하다고 판단되어진다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.280-280
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• 2007

$Pb(Zr,Ti)O_3$ (PZT) 강유전체 박막은 높은 잔류 분극 (remanent polarization) 특성 때문에 현재 강유전체 메모리 (FeRAM) 소자에 적용하기 위하여 가장 활발히 연구되고 있다. 그런데 PZT 물질은 피로 (fatigue) 및 임프린트 (imprint) 등의 장시간 신뢰성 (long-term reliability) 특성이 취약한 단점을 가지고 있다. 이러한 신뢰성 문제를 해결할 수 있는 효과적인 방법 중의 하나는 $IrO_2$, $SrRuO_3$(SRO) 등의 산화물 전극을 사용하는 것이다. 많은 산화물 전극 중에서 SRO는 PZT와 비슷한 pseudo-perovskite 결정구조를 갖고 격자 상수도 비슷하여, PZT 커패시터의 강유전 특성 및 신뢰성을 향상시키는데 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 PZT 커패시터에 적용하기 위하여 SRO 박막을 증착하고 이의 전기적 특성 및 미세구조를 분석하고자 하였다. 또 실제로 SRO 박막을 상부전극과 PZT 사이의 버퍼 층 (buffer layer)으로 적용한 경우의 커패시터 특성도 평가하였다. 먼저 다결정 SRO 박막을 $SiO_2$/Si 기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링 법 (DC magnetron sputtering method)으로 증착하였다. 그 다음 이러한 SRO 박막의 미세구조, 결정성 및 전기적 특성이 증착 조건들의 변화에 따라서 어떤 경향성을 보이는지를 평가하였다. 기판 온도는 $350\;{\sim}\;650^{\circ}C$ 범위에서 변화시켰고, 증착 파워는 500 ~ 800 W 범위에서 변화시켰다. 또 Ar+$O_2$ 혼합 가스에서 산소의 혼합 비율을 20 ~ 50% 범위에서 변화시켰다. 이러한 실험 결과 SRO 박막의 전기적 특성 및 미세 구조는 기판의 증착 온도에 따라서 가장 민감하게 변함을 관찰할 수 있었다. 다른 증착 조건과 무관하게 $450^{\circ}C$ 이상의 온도에서 증착된 SRO 박막은 모두 주상정 구조 (columnar structure)를 형성하며 (110) 방향성을 강하게 나타내었다. 가장 낮은 전기 저항은 $550^{\circ}C$ 증착 온도에서 얻을 수 있었는데, 그 값은 약 $440\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ 이었다. SRO 버퍼 충을 적용하여 제작한 PZT 커패시터의 잔류 분극 (Pr) 값은 약 $30\;{\mu}C/cm^2$ 정도로 매우 높은 값을 나타내었고, 피로 손실 (fatigue loss)도 $1{\times}10^{11}$ 스위칭 사이클 후에 약 11% 정도로 매우 양호한 값을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.295-295
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• 2007

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.3
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• pp.234-239
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• 1999

A Abstract Yttria-stabilized zirconia(YSZ) thin films were synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition process. $Zr[TMHD]_4$ $Y[TMHD]_3$ precursors and oxygen were used with the deposition temperature of $425^{\circ}C$ and rf power ranging 0-100 watt. Effects of the deposition parameters were studied by X-ray diffraction and thickness anal­ysis. YSZ thin films have cubic crystal structure with (200) orientation. From the results of EDX analysis, the converte ed content of TEX>$Y_2O_3$ was determined to be 0-36%, and the film thickness was increased with bubbling temperature which is considered to be due to increasing TEX>$Y_2O_3$ flux. The depth profiles of Zr, Y and 0 appeared relatively $\infty$nstant through film thickness. Columnar grains of $1000~2000\AA$ grew vertical to the substrate surface for the case of Ar carri­er gas. In case of He carrier gas, the grain size was observed to be about $1000~2000\AA$. X-ray diffraction data showed the increase of lattice constant with TEX>$Y_2O_3$ content. It was that the presence of the cracks formed during film deposition, partially released the stress generated by the increase of lattice constant.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.12
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• pp.1211-1215
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• 1999

Fluorinated amorphous carbon (a-C:F) films were prepared by an electron cyclotron resonance chemical vapor deposition (ECRCVD) system using a gas mixture of $C_2F_6$ and $CH_4$ over a range of deposition temperature (room temperature ~ 300$^{\circ}C$). 500$^{\AA}C$ thick DLC films were pre-deposited on Si substrate to improve the strength between substrate and a-C:F film. The chemical bonding structure, chemical composition, surface roughness and dielectric constant of a-C:F films deposited by varying the deposition temperature were studied with a variety of techniques, such as Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), atomic force microscopy (AFM) and capacitance-voltage(C-V) measurement. Both deposition rate and fluorine content decreased linearly with increasing deposition temperature. As the deposition temperature increased from room temperature to 300$^{\circ}C$, the fluorine concentration decreased from 53.9at.% down to 41.0at.%. The dielectric constant increased from 2.45 to 2.71 with increasing the deposition temperature from room temperature to 300$^{\circ}C$. The film shrinkage was reduced with increasing deposition temperature. This results ascribed by the increased crosslinking in the films at the higher deposition temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.5
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• pp.353-359
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• 1992

Thermal oxidation and plasma enhanced chemical vapor deposition of tantalum oxide thin films on p-type (100) Si substrates were studied to examine the dielectric nature of T$a_2O_5$ as a Al/T$a_2O_5$/p-Si capacitor. Microstructure and dielectric properties of the capacitors were investigated by XRD, AES, high frequency C-V analyzer, I-V meter and TEM. XRD analysis showed that the structure of T$a_2O_5$ films were amorphous, but the films were crystallized to hexagonal $\delta$-T$a_2O_5$ by 65$0^{\circ}C$ thermal oxidation treatment. It was found that the stoichiometry of the films was more or less close to 2 : 5. Leakage current density and relative dielectric constant of thermal oxidation T$a_2O_5$ film at 60$0^{\circ}C$ was 5.0${ imes}10^{-6}$/A/c$m^2 and 31.5, respectively. In the case of PECVD T$a_2O_5$film deposited at 0.47W/c$m^2 they were 2.5${ imes}10^{-5}$/A/$ extrm{cm}^2$ and 24.0, respectively. The morphology of the films and interfaces were investigated by TEM.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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• v.7 no.2
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• pp.166-173
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• 2019

In this paper, the reaction properties of silica source in the accelerated curing conditions using autoclave and the fundamental properties of inorganic Micro Defect Free(MiDF) concrete using silica source are studied. Studies show that Si ions elution rate from silica source in autoclave curing is higher in amorphous source. In tap water conditions, solids which is source after autoclaved curing show a higher mass reduction in amorphous materials, which is attributed to the higher elution rate of ion. In $Ca(OH)_2$ solution conditions, amorphous materials show higher mass increase, due to increase in C-S-H minerals. From experiment for influence on the properties of MiDF concrete by using nano silica materials, the specimen with silica fume shows an increase in compressive strength and a decrease in absorption depending on replacement rate up to 5.5%, while nano silica with amorphous phase and high-fineness shows a decrease in compressive strength and decrease in the water absorption. The specimen with nano silica increases the pore below 10,000nm, but reduces pore between 10,000 and 100,000nm. The above results show that the porosity and absorption rate of MiDF concrete can be reduced by using amorphous nano-size silica. However, to reduce the pore of 50 to 10,000nm, better dispersion of nano material in the cement matrix will be necessary. We will focus on the this item in the next research.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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• v.9 no.3
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• pp.383-388
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• 2021

In this study, constant head water permeability test was adopted to evaluate self-healing performance of mortars containing inorganic healing materials which consist of blast furnace slag, sodium sulfate and anhydrite. Clinker powder and sand replaced for a part of cement and fine aggregates. On constant head water permeability test for self-healing mortars, unit water flow rate of mortar specimens were measured according to crack width and healing period. As a result of evaluating the healing performance of self-healing mortar, it was confirmed that with the initial crack width of 0.3mm, the healing rate at healing period of 28 days increased by more than 30%p compared to plain mortar, greatly improving the healing performance. Furthermore, the coefficient(α) which was estimated from the relationship between crack width and unit water flow rate was used for calculating equivalent crack width. By analyzing the correlation of healing rate and equivalent crack width, the time and initial crack width attaining healing target crack width were predicted.