• 한국세라믹학회지
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• 제39권4호
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• pp.346-351
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• 2002

중저온 영역에서 작동 가능한 고체산화물연료전지(SOFC)의 전해질 재료를 탐색하기 위해 $Sc_2O_3$와 $CeO_2$를 동시에 첨가하여 안정화시킨 $CeO_2$의 상안전성과 전기적 물성을 분석하였다. 분석결과 $Sc_2O_3$와 $CeO_2$를 동시에 첨가하여 안정화시킨 $ZrO_2$는 $1350^{Circ}C∼1550^{Circ}C$까지의 열처리과정중 다른 상전이 없이 상온에서 안정한 입방정상을 유지하였으며 넓은 온도영역($300∼^{Circ}C$)에서 기존의 YSZ보다 훨씬 높은 전기전도도값을 나타냈다. 또한 $Sc_2O_3$와 $CeO_2$가 동시에 첨가된 $ZrO_2$는 기존의 Sc-$ZrO_2$계 전해질 물질보다 훨씬 향상된 장기안정성을 나타내 중저온형 고체산화물 연료전지의 전해질재료로 적합함을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권6호
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• pp.309-312
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• 2017

세리아 분말은 Ce 이온의 산화, 환원 반응을 통한 산소저장능력(OSC)이 뛰어나 배기가스를 정화하는 자동차의 삼원촉매에 대표적인 재료로 사용된다. 그러나 일반적으로 세리아는 고온에서 열적 안정성이 떨어지기 때문에 금속이온을 도핑시켜 열적 안정성을 향상시켜 사용한다. 따라서 본 연구에서는 Zr 이온을 세리아 분말에 도핑시켰고, 도핑으로 인해 입자크기가 감소하면서 비 표면적 증가로 인해 그 특성은 더욱 향상되었다. 그리고 본 연구에서는 세리아 및 Zr 이온이 도핑된 세리아를 나노 크기로 합성하기 위해 수열반응법을 이용하여 합성하였다. 수열합성 조건은 pH = 11, 반응온도는 $200^{\circ}C$에서 6시간 동안 합성하였다. 수열합성법을 이용하여 합성된 세리아 및 Zr 도핑 $CeO_2$ 나노 분말의 평균 입자 크기는 약 20 nm 이하였다. 합성된 세리아 나노분말의 비표면적은 $52.03m^2/g$, Zr 이온이 도핑된 $CeO_2$ 분말의 비 표면적 $132.27m^2/g$이었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.301-304
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• 2002

We investigated the structural and electrical properties of Ce-doped Ba($Zr_{0.2}Ti_{0.8}$)$O_3$(BCZT) thin films with a mole fraction of x=0.2 and a thickness about 100 nm. BCZT films were prepared on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrate by a RF magnetron sputtering system. We have measured the thickness profile with Ar/$O_2$ ratio and the surface roughness. It was observed that the oxygen gas, which introduced during the film deposition, have an influence on the roughness of the film and the film roughness was reduced by annealing from 2.33 nm to 2.02 m (RMS at $500^{\circ}C$, Ar:6 scrim, $O_2$:6 sccm). We have found that annealing procedure after top electrode deposit can reduce the dissipation factor.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.361-364
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• 2003

It was investigated that the structural and electrical Properties of Ce-doped Ba(Zr$_{x}$Ti$_{1-x}$ )O$_3$ (BCZT) thin films with a mole fraction of x=0.2 and a thickness about 100 nm. BCZT films were prepared on Pt/Ti/SiO$_2$/Si substrate by a RF magnetron sputtering system. We have measured the thickness profile with Ar/O$_2$ ratio and the surface roughness. It was observed that the oxygen gas, which introduced during the film deposition, have an influence on the roughness of the film and the film roughness was reduced by annealing from 2.33 nm to 2.02 nm (RMS at 500 $^{\circ}C$, Ar:6 sccm, $O_2$:6 sccm). It was found that annealing procedure after top electrode deposit can reduce the dissipation factor.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제25권1호
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• pp.19-24
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• 2016

In this study, we evaluated the change of electronic structure during redox process in cerium-doped $ZrO_2$ grown by sol gel method. By sol-gel method, we could obtain cerium-doped $ZrO_2$ in high oxygen partial pressure and low temperature. After post annealing process in nitrogen ambient, the film is deoxidized. We used spectroscopic and theoretical methods to analysis change of electronic structure. X-ray absorption spectroscopy (XAS) for O K1-edge and Density Functional Theory (DFT) calculation using VASP code were performed to verify the electronic structure of the film. Also, high resolution x-ray photoelectron spectroscopy (HRXPS) for Ce 3d was carried out to confirm chemical bond of cerium doped $ZrO_2$. Through the investigation of the electronic structure, we verified as followings. (1) During reduction process, binding energy of oxygen is increase. Simultaneously, oxidation state of cerium was change to 4+ to 3+. (2) Cerium 4+ and cerium 3+ states were generated at different energy level. (3) Absorption states in O K edge were mainly originated by Ce 4+ $f_0$ and Ce 3+, while occupied states in valance band were mainly originated from Ce 4+ $f_2$.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제5권1호
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• pp.73-77
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• 1999

Capsule free hot isostatic pressing (HIPing) of 12 mol% $CeO_2-88 mo% ZrO_2 (12CeO_2-88ZrO_2)$ powder was conducted at 1100~$1200^{\circ}C$ using the powder crystallized in supercritical methanol followed by supercritical drying. Porous $12CeO_2-88ZrO_2$ ceramics with ~35% open porosity, micropore diameter of ~23 nm and a narrow pore size distribution were fabricated by capsule free hot isostatic pressing at $1100^{\circ}C$. The porosity increased with decrease in HIPing temperature and was accompanied by a steady decrease in fracture strength.

• 한국결정성장학회지
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• 제1권1호
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• pp.5-16
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• 1991

희토류 금속 산화물(RE=Ce, Pr, Nd, Eu, Er)을 1wt% 첨가한 큐빅 $ZrO_2(10 mol% Y_2O_3)$단결정을 스컬법으로 육성하였다. 육성된 단결정의 (111) 면에서의 임피던스 분석에 의한 전기적 성질을 조사하였다. 낮은 온도($500^{\circ}C$)에서 온도와 전기전도도와의 관계를 plot하였으며 $약300-400^{\circ}C$ 사이에서 전이를 관찰하였다. 저온 (전이전)과 고온(전이후 $50^{\circ}C$까지)산소 vacancy 이동에 관한 활성화 에너지를 구하였으며 전이로 인한 활성화 에너지의 차이는 안정제로 첨가한 이트륨 이온과 희토류 dopant 그리고 산소 vacancy와의 defect complexes를 붕괴하고 이온전도에 참여하게되는 산소 vacancy 형성에 관한 활성화 에너지로 볼 수 있다. yttria가 첨가됨에 따라, 또 희토류 산화물들의 첨가에 따른 활성화 에너지를 구하였으면 이온전도기구를 논의하였다. 육성된 단결정들은 첨가된 dopantdp 기인하여 Ce은 orang-red, Pr은 golden-yellow, Nd는 lilac, Eu는 옅은 pink, Er은 pink색으로 발현하였으며 가시광선 영역에서 광흡수 결과로서 나타내었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2427-2434
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• 2022

Series of unequal quantity Nd/Ce co-doped ceramic nuclear waste forms, (Gd, Nd)₂(Zr, Ce)₂O₇, were prepared to tailor its ordered pyrochlore or disordered fluorite structure. The phase transition, microtopography, and elemental composition of the ceramic samples were systematically investigated, especially the effect of order-disorder structure on the chemical stability. It was confirmed that unequal quantity of Nd/Ce could synchronously replace the Gd/Zr-sites of Gd₂Zr₂O₇. And the phase transition of order-disorder structure could be successfully tailored by regulating the average cationic radius ratio of (Gd, Nd)₂(Zr, Ce)₂O₇ series. The elements of Gd, Nd, Zr, and Ce are uniformly distributed in the ordered or disordered structures. The MCC-1 leaching results showed that (Gd, Nd)₂(Zr, Ce)₂O₇ pyrochlore ceramic nuclear waste forms had excellent chemical stability, whose elements' normalized leaching rates were as low as 10^-4-10^-7 g·m^-2·d^-1 after 7 days. In particular, the chemical stability of disordered structure was superior to that of ordered structure. It was proposed that the force constant and the closest packing were changed with the structure transformation resulting the chemical stability difference.

• 한국결정성장학회지
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• 제19권6호
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• pp.311-317
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• 2009

CAD/CAM 가공이 가능한 치과용 3Y-TZP블록을 제조하였다. 블록 제조를 위하여 3Y-TZP분말에 $HfO_2$와 $CeO_2$ 분말을 첨가하여 $800{\sim}1100^{\circ}C$에서 열처리 한 후 $1450^{\circ}C$에서 소결하였으며, 이때 $HfO_2$와 $CeO_2$ 분말의 첨가량 및 열처리 조건에 따른 블록의 기계적 특성 및 화학적 특성을 조사하였다. EDS mapping 이미지를 통하여 $HfO_2$와 $CeO_2$ 분말이 3Y-TZP에 비교적 분산이 잘되어 있음을 확인하였다. 본 실험에서는 3 wt% $HfO_2$가 첨가된 블록이 가장 높은 굽힘 강도(1 GPa)를 나타내었으며, 3 wt% $CeO_2$가 첨가된 블록은 수열분위기하에서의 $t-ZrO_2$의 안정성을 향상 시키는 것으로 확인되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.113-113
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• 2003

고체전해질체로 사용되는 산소이온전도체로는 $Y_2$O$_3$ 안정화 ZrO$_2$가 널리 연구되어 왔고, 실질적으로 많이 사용되고 있다. 그러나 특히 대전력을 얻고자 하는 고체전해질 연료전지 분야에 있어서는 다른 재료를 찾고자 하는 많은 노력이 이루어지고 있다. 이에 CeO$_2$계 세라믹스는 ZrO$_2$계보다 낮은 온도에서 더 높은 이온전도도를 가지고 있어 많은 주목을 받고 있다. 그러나 이 CeO$_2$계를 소결시키는 데는 1$600^{\circ}C$이상의 고온을 필요로 한다. 이 런 고온의 소결온도를 낮추기 위한 방안으로는 균일하고 미세한 출발원료를 사용하거나 소결조제를 첨가하는 것 등이 있다. 균일하고 미세한 출발원료를 제조하는 연구는 국내외에서 많이 이루어지고 있으나 소결조제 첨가에 대한 연구는 별로 이루어진게 없다. 다만 국외에서 Co$_3$O$_4$, Fe$_2$O$_3$, CoO 첨가에 의한 연구가 최근에 이루어지고 있으며, 본 연구실을 중심으로 Ga$_2$O$_3$, $Al_2$O$_3$ 첨가에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구실에서는 그간 공침법으로 제조되는 소결조제 첨가 Gd$_2$O$_3$-doped CeO$_2$ 분말을 사용하여 소결조제 첨가효과를 살펴보았다.