본 논문에서는 MEMS, 압전 변압기, 액추에이터, 센서 등에 응용하기 위해 0.96Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.04Pb(Mn0.32W0.36Sb0.16Nb0.16)O3 (PZT-PMWSN)계 세라믹스를 기본조성으로 유전 및 ...
본 논문에서는 MEMS, 압전 변압기, 액추에이터, 센서 등에 응용하기 위해 0.96Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.04Pb(Mn0.32W0.36Sb0.16Nb0.16)O3 (PZT-PMWSN)계 세라믹스를 기본조성으로 유전 및 소결 특성을 향상시키고자 연구를 수행하였고 압전 변압기를 제작하여 입출력 특성을 관찰하였다. 그리고 PZT-PMWSN 세라믹 타겟을 사용하여 펄스 레이저 증착법으로 PZT-PMWSN 박막을 제작하여 구조적, 전기적 특성을 연구하였다. Ag2O 첨가량을 0~3 mol%까지 변화시켜 가면서 900~1100℃의 소결온도에서 실험하였다. 그 결과 Ag2O 첨가량의 증가에 따라 비유전율이 점차 증가하고 소결특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 그리고 PZT-PMWSN 세라믹을 이용하여 로젠형 압전 변압기과 디스크형 압전 변압기를 제작하여 각각 승압 및 감압 특성을 관찰 하였다. 로젠형 압전 변압기에서 500Ω의 부하저항에서 24.7배의 승압과 디스크형 압전 변압기에서 0.5배의 감압 특성을 확인할 수 있었다. 마지막으로 MEMS 응용 및 강유전체 소자 응용을 위해서 펄스 레이저 증착법으로 PZT-PMWSN 박막을 증착하여 특성을 살펴보았다. 먼저 PZT-PMWSN 세라믹에서와 마찬가지로 Ag2O 첨가량의 증가에 따라 비유전율이 증가하는 것을 확인할 수 있었고 이에 따라 반전분극(Ps)이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 PZT-PMWSN 박막 증착 시 pyrochlore상 형성을 억제하기 위해 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 (PZT)와 (Pb0.72La0.28)Ti0.93O3 (PLT) 버퍼층을 도입한 결과 버퍼층에 의한 결정성 향상으로 구조적, 전기적 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. PLT 버퍼층을 사용했을 때에는 pyrochlore상이 없는 순수한 페로브스카이트상을 얻을 수 있었고, 이때 잔류 분극(Pr) 18.523 μCcm2, 반전분극(Ps) 47.538 μCcm2, 항전계(Ec) 63.901 kVcm로 나타났다.
본 논문에서는 MEMS, 압전 변압기, 액추에이터, 센서 등에 응용하기 위해 0.96Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.04Pb(Mn0.32W0.36Sb0.16Nb0.16)O3 (PZT-PMWSN)계 세라믹스를 기본조성으로 유전 및 소결 특성을 향상시키고자 연구를 수행하였고 압전 변압기를 제작하여 입출력 특성을 관찰하였다. 그리고 PZT-PMWSN 세라믹 타겟을 사용하여 펄스 레이저 증착법으로 PZT-PMWSN 박막을 제작하여 구조적, 전기적 특성을 연구하였다. Ag2O 첨가량을 0~3 mol%까지 변화시켜 가면서 900~1100℃의 소결온도에서 실험하였다. 그 결과 Ag2O 첨가량의 증가에 따라 비유전율이 점차 증가하고 소결특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 그리고 PZT-PMWSN 세라믹을 이용하여 로젠형 압전 변압기과 디스크형 압전 변압기를 제작하여 각각 승압 및 감압 특성을 관찰 하였다. 로젠형 압전 변압기에서 500Ω의 부하저항에서 24.7배의 승압과 디스크형 압전 변압기에서 0.5배의 감압 특성을 확인할 수 있었다. 마지막으로 MEMS 응용 및 강유전체 소자 응용을 위해서 펄스 레이저 증착법으로 PZT-PMWSN 박막을 증착하여 특성을 살펴보았다. 먼저 PZT-PMWSN 세라믹에서와 마찬가지로 Ag2O 첨가량의 증가에 따라 비유전율이 증가하는 것을 확인할 수 있었고 이에 따라 반전분극(Ps)이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 PZT-PMWSN 박막 증착 시 pyrochlore상 형성을 억제하기 위해 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 (PZT)와 (Pb0.72La0.28)Ti0.93O3 (PLT) 버퍼층을 도입한 결과 버퍼층에 의한 결정성 향상으로 구조적, 전기적 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. PLT 버퍼층을 사용했을 때에는 pyrochlore상이 없는 순수한 페로브스카이트상을 얻을 수 있었고, 이때 잔류 분극(Pr) 18.523 μCcm2, 반전분극(Ps) 47.538 μCcm2, 항전계(Ec) 63.901 kVcm로 나타났다.
In this study, PZT-PMWSN ceramics were investigated for the applications to MEMS, piezoelectric transformers, actuators, and sensors. PZT-PMWSN thin films fabricated using pulsed laser deposition were also investigated about electrical and structural properties.By varying the contents of Ag2O(0~3 mo...
In this study, PZT-PMWSN ceramics were investigated for the applications to MEMS, piezoelectric transformers, actuators, and sensors. PZT-PMWSN thin films fabricated using pulsed laser deposition were also investigated about electrical and structural properties.By varying the contents of Ag2O(0~3 mol%), the effect of Ag2O addition on PZT-PMWSN ceramics was investigated at various sintering temperature (900~1100℃). As increasing Ag2O contents, the relative dielectric constant was increased and sinterability was enhanced. Piezoelectric transformers, Rosen type and disk type were fabricated using PZT-PMWSN ceramics and step-up and step-down voltage characteristics were tested, respectively. Rosen type piezoelectric transformer shows the voltage gain of 24.7 at load resistance of 500 Ω. The step-down ratio of 0.5 times was performed with disk type piezoelectric transformer. The thin films of PZT-PMWSN were successfully deposited onto PtTiSiO2Si substrates by pulsed laser deposition for the MEMS and ferroelectric applications. As increasing Ag2O contents, the relative dielectric constant of thin films was also increased similar with ceramics and switching polarization(Ps) was increased. To suppress the formation of pyrochlore, PLT and PZT buffer layers were inserted. By inserting buffer layers, structural and electrical properties were enhanced. In the case of PLT buffered PZT-PMWSN thin films, the formation of pyrochlore phase was suppressed and a single-phase perovskite type PMWSN film was observeded. Hysteresis measurements show that remanent polarization(Pr), saturation polarization (Ps) and coercive field (Ec) of the films grown on PLT buffer layer are 18.523 μCcm2, 45.538 μCcm2 and 63.901 kVcm, respectively.
In this study, PZT-PMWSN ceramics were investigated for the applications to MEMS, piezoelectric transformers, actuators, and sensors. PZT-PMWSN thin films fabricated using pulsed laser deposition were also investigated about electrical and structural properties.By varying the contents of Ag2O(0~3 mol%), the effect of Ag2O addition on PZT-PMWSN ceramics was investigated at various sintering temperature (900~1100℃). As increasing Ag2O contents, the relative dielectric constant was increased and sinterability was enhanced. Piezoelectric transformers, Rosen type and disk type were fabricated using PZT-PMWSN ceramics and step-up and step-down voltage characteristics were tested, respectively. Rosen type piezoelectric transformer shows the voltage gain of 24.7 at load resistance of 500 Ω. The step-down ratio of 0.5 times was performed with disk type piezoelectric transformer. The thin films of PZT-PMWSN were successfully deposited onto PtTiSiO2Si substrates by pulsed laser deposition for the MEMS and ferroelectric applications. As increasing Ag2O contents, the relative dielectric constant of thin films was also increased similar with ceramics and switching polarization(Ps) was increased. To suppress the formation of pyrochlore, PLT and PZT buffer layers were inserted. By inserting buffer layers, structural and electrical properties were enhanced. In the case of PLT buffered PZT-PMWSN thin films, the formation of pyrochlore phase was suppressed and a single-phase perovskite type PMWSN film was observeded. Hysteresis measurements show that remanent polarization(Pr), saturation polarization (Ps) and coercive field (Ec) of the films grown on PLT buffer layer are 18.523 μCcm2, 45.538 μCcm2 and 63.901 kVcm, respectively.
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