• 한국세라믹학회지
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• 제41권2호
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• pp.170-175
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• 2004

Y-acetate, Yb-acetate와 Mn-acetate를 출발물질로 사용하여 sol-gel 법으로 강유전성 (Y $b_{x}$ $Y_{1-x}$)Mn $O_3$ 박막을 제조하였다. Acetylaceton을 촉매로 사용하고 Reflux 법을 이용하여 안정한 (Y $b_{x}$ $Y_{1-x}$)Mn $O_3$ 전구체 용액을 얻었으며, 박막은 스핀 코팅방법으로 Si(100) 기판 위에 제조하였다 열처리 온도, 코팅용액의 Rw($H_2O$/alkoxide moi ratio)변화 등을 실험변수로 하여 박막의 결정상 변화를 연구하였다. X-선 회절분석 결과 YbMn $O_3$의 결정상을 얻기 위한 최저 열처리온도는 7$50^{\circ}C$이었으며, 최적 열처리 조건은 80$0^{\circ}C$였다 Rw를 1∼6 범위 내에서 조절하여 첨가한 결과, Rw=1의 조건에서 c-축 배향이 잘 발달된 hexagonal YbMn $O_3$ 단일 결정상을 얻었다. Si(100)기판 위에 제조된 (Y $b_{x}$ $Y_{1-x}$)Mn $O_3$ 박막은 x=0 또는 1인 경우 잔류분극(Pr)값이 약 200 nC/$ extrm{cm}^2$을 나타내었으나 0

• 센서학회지
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• 제11권1호
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• pp.48-53
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• 2002

강유전 물질인 $Pb_{0.99}[(Zr_{0.6}Sn_{0.4})_{1-x}Ti_x]_{0.98}Nb_{0.02}O_3$(PNZST) 박막을 10 mole%의 과잉 PbO가 첨가된 타겟을 이용하여 $La_{0.5}Sr_{0.5}CoO_3$(LSCO)/Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판상에 RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착하였다. Ti의 조성비를 변화시키면서 증착된 박막에 대하여 그 결정성과 전기적 특성을 조사하였다. 80 W의 RF 전력, $500^{\circ}C$의 기판온도에서 증착한 후, $650^{\circ}C$, 공기중에서 10초 동안 급속 열처리된 박막이 가장 우수한 페로브스카이트상으로 결정화되었다. 또한. Ti의 조성비가 10 mole%를 가지는 PNZST이 가장 우수한 결정성과 강유전 특성을 나타내었다. 이러한 박막으로 제작된 PNZST 커패시터는 약 $20\;{\mu}C/cm^2$정도의 잔류분극과 약 50 kV/cm 정도의 항전계를 나타내었으며, $2.2{\times}10^9$의 스위칭 후에도 잔류분극의 감소는 10% 미만이었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.684-690
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• 2000

Metal-Ferroelectric-Metal(MFM) 구조의 개퍼시터에서 $Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)$-전극 계면층이 PZT 박막 특성에 기여하는 영향을 알아보기 위하여 Pt/PZT/계면층/Pt/$TiO_2/SiO_2$/Si 구조의 캐퍼시터를 제작하였다. 계면층으로 사용될 물질들 중에서 $PbTiO_3(PT)$ 층을 sol-gel 방법으로 형성하였으며, PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$ 층들을 reactive sputtering 방법으로 형성하였다. PZT박막을 구성하는 원소들로 이루어진 단순 산화물들의 특성을 평가하기 위하여 PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$를 계면층으로 사용하여 $600^{\circ}C$에서 열처리를 실시하였고, 이 경우에는 $TiO_2$가 가장 우수하게 PZT의 결정립 크기를 미세하게 하는 효과를 보였으나, 두께가 증가함에 따라 표면 거칠기가 증가하고 anatase 상으로 남기 때문에 강유전특성이 열화되었다. 반면에 PT 박막을 계면층으로 사용한 경우에는 결정립 크기의 감소와 더불어 전기적인 특성도 향상되었다. 또한 PZT의 핵생성 위치를 판단하기 위하여 PT 삽입층의 위치를 변화하며, 실험한 결과, 하부전극과 PZT 박막의 계면에 PT 삽입층을 형성하였을 경우에 가장 효과적인 seed로서의 역할을 하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권3호
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• pp.297-302
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• 2022

We investigated the origin of magnetic behaviors induced by an asymmetric spin exchange interaction in Fe-site engineered lead iron niobate [Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃, PFN], which exhibits a room-temperature multiferroicity. The magnitude of spin exchange interaction was regulated by the introduced transition metals with a distinct Bohr magneton, i.e., Cr, Co, and Ni. All compositions were found to have a single-phase perovskite structure keeping their ferroelectric order except for Cr introduction. We discovered that the incorporation of each transition metal imposes a distinct magnetic behavior on the lead iron niobate system; antiferro-, hard ferro-, and soft ferromagnetism for Cr, Co, and Ni, respectively. This indicates that orbital occupancy and interatomic distance play key roles in the determination of magnetic behavior rather than the magnitude of the individual Bohr magneton. Further investigations are planned, such as X-ray absorption spectroscopy, to clarify the origin of magnetic properties in this system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.222-227
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• 2020

페로부스카이트(Perovskite) 구조의 Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)는 우수한 강유전 특성으로 인해 유전체, 압전체, 초전체 재료로 널리 사용된다. Pb_1.3(Zr_0.52Ti_0.48)O₃조성의 스퍼터링 타겟을 제조하여 RF 마그네트론 스퍼터링 공정으로 PZT박막을 형성하였다. PZT박막은 동일 스퍼터링 출력으로 연속 제조한 단층형 PZT와 2단계화한 스퍼터링 출력으로 제조한 2층형 PZT박막으로 구분하여 제조하였다. 2층형의 PZT는 저출력의 스퍼터링 조건으로 제작한 하부층과, 단층형 PZT와 동일한 조건으로 제작한 상부층으로 이루어진다. 제조한 박막에 대한 엑스선 회절분석결과, 단층형 PZT에서는 페로부스카이트상(Perovskite Phase)과 미소한 파이로클로르상(Pyrochlore Phase)이 혼합된 상태로 존재하나, 2층형 PZT에서는 페로부스카이트상만이 검출되었다. 전자현미경과 원자힘 현미경으로 표면상태를 관찰한 결과, 2층형 PZT박막의 상부는 단층형에 비해 치밀하고 평활한 표면상태를 나타냈으며, 단층형에 비해 낮은 표면거칠기값(RMS)을 보였다. 또한 이층형 PZT는 단층형에 비해 우수한 대칭성의 분극곡선형태를 보였고, 단층형에 비해 매우 저감된 1×10^-5 A/㎠ 이하수준의 누설전류 특성을 나타냈다. 이층형 PZT에서 보이는 이러한 현상은 치밀하게 형성한 하부 PZT층이 순차적으로 형성되는 상부PZT내의 미소 파이로클로르상 형성을 억제하여, 순수한 페로부스카이트상으로의 성장을 유도한 것으로 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권12호
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• pp.1128-1132
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• 2002

MFS-FET(Metal-Ferroelectric-Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 비휘발성 기억소자용 $ReMnO_3$(Re:Y, Ho, Er) 박막을 금속 유기 화학 기상 증착법(MOCVD)으로 증착하였다. $ReMnO_3$ 박막을 Si(100) 기판 위에 700${\circ}C$-2시간 증착 시켜 결정화를 위해 대기 중에서 900${\circ}C$-1시간 열처리 시 육방정계(hexagonal) 단일상의 $ReMnO_3$ 박막을 형성하였다. 육방정계 단일상 구조에서 $ReMnO_3$ 박막의 강유전 특성은 c-축 배향성에 의존하였으며, c-축 배향성이 우수한 $YMnO_3$ 박막의 잔류 분극(Pr) 값은 105 nC/$cm^2$로 가장 우수하였다. 또한 누설 전류 밀도(leakage current density) 값은 미세구조의 결정립 크기에 의존하였으며, 결정립 크기가 100∼150 nm인 $YMnO_3$ 박막의 누설 전류 밀도 값은 인가전압 0.5 V에서 $10^{-8}$ A/$cm^2$을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제22권12호
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• pp.696-700
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• 2012

(Na, K) $NbO_3$ thick film was successfully achieved using a sol-gel coating process with the addition of polyvinylpyrrolidone (PVP) to a metal alkoxide solution. The transparent coating solution, mixed with Nb:PVP = 1:1 in a molar ration, was synthesized by evaporating the solvent to over 62.5 wt%. Additive PVP increased the viscosity of the solution so that the coating thickness could be enhanced. The thickness of the (Na, K) $NbO_3$ film assisted by PVP was ca. 320 nm at the time of deposition; this value is four times thicker than that of the sample fabricated without PVP. Also, due to PVP binding with the OH groups of the metal alkoxide, the condensation reaction in the film was suppressed. The crystalline size of the (Na, K) $NbO_3$ films assisted by PVP was ca. 15 nm smaller than that of the film fabricated without PVP. After the sintering process at $700^{\circ}C$, the (Na, K) $NbO_3$ films were mainly composed of randomly oriented (Na, K) $NbO_3$ phase of perovskite crystal structure, including a somewhat secondary phase of $K_2Nb_4O_{11}$. However, by adding PVP, the content of the secondary phase became quite smaller than that of the sample without PVP. It was thought that the addition of PVP might have the effect of restraining the loss of potassium and that PVP could hold metalloxane by strong hydrogen bonding before complete decomposition. Therefore, the film thickness of the (Na, K) $NbO_3$ films could be considerably advanced and made more crack-free by the addition of PVP.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권4호
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• pp.237-242
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• 2015

$Bi_{0.5}(Na_{0.78}K_{0.22})_{0.5}TiO_3$ (BNKT) lead-free piezoelectric ceramics modified by $LaMnO_3$ (LM) were fabricated by conventional solid-state method. The crystal structure and the morphology of the lead free ceramics were analyzed by XRD (X-ray diffraction) and FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy). The LM modified BNKT ceramics have a phase transition from ferroelectric tetragonal to non-polar pseudo-cubic. Despite decreases in the remnant polarization ($P_r$) and coercive field ($E_c$) in the P-E hysteresis loops, the electric-field induced strain properties were significantly enhanced by the LM modification. The highest value of $S_{max}/E_{max}=412pm/V$ at an applied electric field of 5 kV/mm was found in BNKT-0.01LM ceramic.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.331-332
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• 2008

Couplings between electric, magnetic, and structural order parameters result in the so-called multiferroic phenomena with two or more ferroic phenomena such as ferroelectricity, ferromagnetism, or ferroelasticity. The simultaneous ferroelectricity and ferromagnetism (magnetoelectricity) permits potential applications in information storage, spintronics, and magnetic or electric field sensors. The perovskite BiFeO3(BFO) is known to be antiferromagnetic below the Neel temperature of 647K and ferroelectric with a high Curie temperature of 1043K. It exhibits weak magnetism at room temperature due to the residual moment from a canted spin structure. It is likely that non-stoichiometry and second-phase formation are the factors responsible for leakage current in BFO. It has been suggested that oxygen non-stoichiometry leads to valence fluctuations of Fe ions in BFO, resulting in high conductivity. To reduce the large leakage current of BFO, one attempt is to make donor-doped BFO compounds and thin films. In this study, (Bi1-x,Ndx)(Fe1-y,Tiy)O3 thin films have been deposited on Pt(111)/TiO2/SiO2/Si substrates by pulsed laser deposition. The effect of dopants on the phase evolution and surface morphology are analyzed. Furthermore, electrical and magnetic properties are measured and their coupling characteristics are discussed.

• 한국재료학회지
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• 제29권3호
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• pp.150-154
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• 2019

This study investigates the effect of MnO2 and CuO as acceptor additives on the microstructure and piezoelectric properties of $0.96(K_{0.5}Na_{0.5})_{0.95}Li_{0.05}Nb_{0.93}Sb_{0.07}O_3-0.04BaZrO_3$, which has a rhombohedral-tetragonal phase boundary composition. $MnO_2$ and CuO-added $0.96(K_{0.5}Na_{0.5})_{0.95}Li_{0.05}Nb_{0.93}Sb_{0.07}O_3-0.04BaZrO_3$ ceramics sintered at a relatively low temperature of $1020^{\circ}C$ show a pure perovskite phase with no secondary phase. As the addition of $MnO_2$ and CuO increases, the sintered density and grain size of the resulting ceramics increases. Due to the difference in the amount of oxygen vacancies produced by B-site substitution, Cu ion doping is more effective for uniform grain growth than Mn ion doping. The formation of oxygen vacancies due to B-site substitution of Cu or Mn ions results in a hardening effect via ferroelectric domain pinning, leading to a reduction in the piezoelectric charge coefficient and improvement of the mechanical quality factor. For the same amount of additive, the addition of CuO is more advantageous for obtaining a high mechanical quality factor than the addition of $MnO_2$.