선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 MgO 첨가에 따른 ZnO 세라믹 소자의 열화특성을 분석하기 위해 가속 DC 열화 시험이 행해졌다. 열화특성과 전기적인 안정성을 해석하기 위한 분석으로 전기적 분석과 미시적인 미세구조 및 상 분석이 이루어졌을 뿐만 아니라, 등가회로 분석을 위해 주파수 분석, 그리고 미세구조에서의 위치에 따른 원소들의 정성 및 정량분석이 이루어졌다.
- 본 연구에서는 MgO 첨가량에 따른 ZnO 세라믹 소자의 열화특성에 관해 연구되었으며 위의 결과를 정리하면 다음과 같다.
제안 방법
- 소자의 제작은 일반적인 세라믹공정에 의해 이루어졌다. 24 시간 동안 혼합한 후, 건조된 분말은 TGA 열분석 결과를 바탕으로 700℃ 에서 2시간 동안 하소하였고, 성형 공성 이후 공기 중에서 2시간 동안 1200℃로 소견 하였다. 소결체;: 두께와 지름을 각각 1顺와 12 師로 연마하였다.
- 측정되었다. 견정립 스피넬, Bi rich 상에서 각각 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 방법을 이용하여 원소들의 정성 및 성량분석이 이루어졌으며, 이때 정확하고 신뢰성 있4: 데이터를 얻기 위해 약 1/ai 이하의 표면 거* 친기 갖도록 폴리싱(polishing)하였고 후방 산란 선 자(back scattering electron)를 이용하여 미세구조■呉 분석하였다.
- 하지만 이 결과를 가지고서는 본 연구의 주 관심사인 Mg 원소의 거동에 대해서는 정확히 해석하기는 곤란하였다. 따라서 결정립, 스피넬, Bi-rich 상에 대해 각각 정량분석을 실시하였다.
- 85 V maE의 전압과 115±2℃의 온도에서 12시간 동안 이루어졌다. 열화시험 전·후의 전기적 특성 변* 화 분석하기 위해 측정시 주위 온도(약 2 01)와 습도의 영향을 줄이기 위해 항온 시설이 되어있据 분석실에서 컴퓨터와 KEITHLEY 6517 Electrometerli- GPIB 인터페이스하여 짧은 시간동안수행되었고, ZnO 세라믹 바리스터의 등가회로 분석을 위해 HP 4194A Impedance Analyzer■도 GPIB 인터페이스 하여 100Hz-13B 영역에서 분석되었다.
- 행해졌다. 열화특성과 전기적인 안정성을 해석하기 위한 분석으로 전기적 분석과 미시적인 미세구조 및 상 분석이 이루어졌을 뿐만 아니라, 등가회로 분석을 위해 주파수 분석, 그리고 미세구조에서의 위치에 따른 원소들의 정성 및 정량분석이 이루어졌다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 반도전성 ZnO 세라믹 소자의 출발원료(starting materials) 조성은 표 1.에서와 같이 Matsuoka의 조성을 기준으로 설정하였다. 소자의 제작은 일반적인 세라믹공정에 의해 이루어졌다.
이론/모형
- MgO 첨가량에 따른 상 및 미세구조 분석을 위해 SEM과 XRD를 이용하였으며 각각의 시편에 대한 치밀성은 ASTM C 373-2의 방법으로 측정되었다. 견정립 스피넬, Bi rich 상에서 각각 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 방법을 이용하여 원소들의 정성 및 성량분석이 이루어졌으며, 이때 정확하고 신뢰성 있4: 데이터를 얻기 위해 약 1/ai 이하의 표면 거* 친기 갖도록 폴리싱(polishing)하였고 후방 산란 선 자(back scattering electron)를 이용하여 미세구조■呉 분석하였다.
- 半. 본 연구의 밀도분석은 ASTM C 373 2 에 飞 다음 식에 의해 얻어졌다.
성능/효과
- 1. 시편의 밀도는 대략 5.5의 밀도를 갖으며 MgO 첨가량이 증가함에 따라 약간 감소하는 경향을 보였다.
- 3. EDS 분석의 정량분석에 대해서 MgO 첨가량 중 대부분이 스피넬 상에 분포함을 확인하였다. 결국 MgO 첨가는 스피넬 상을 증가시켜 첨가량이 1.
- 4. 비선형계수(a)는 MgO의 첨가량이 0.5 mol%에서 44.13로 가장 높고, 열화시험 이후 상대적 인비 선형계수 비교에서 MgO 첨가량이 0.5와 0.1 mol%인 시편에서 선형계수가 가장 값을 유지하였다. 결국 MgO 첨가량이 0.
- 5. 임피던스 스펙트럼의 변화로 ZnO 세라믹 바리스터의 열화가 입계의 임피던스 감소라는 것을 확인하였으며 각각의 시편에 대한 스펙트럼을비교함으로서 MgO 첨가량이 0.5와 1.0 mol%에서 임피던스 감소가 적음을 확인하였고 열화 계수와 상관관계가 있음으로 알 수 있었다.
- 6. MgO 첨가량이 0.5 mol%에서 결정립의 크기가 가장 크고, MgO 첨가량에 따라 XRD 상 분석에서도 ZnO 우선배향 피크도 변화된 것으로 보아 MgO의 미량이 결정립 내에서 도핑되고 이것이 비선형계수와 안정성 향상에 영향을 주는 것으로 사료된다. 하지만 MgO 첨가량이 더욱 증가하게 되면 MgO는 스피넬 상에서 많이 함유된 것으로 보아 스피넬 상 형성에 기여하고 이匕 결정립 크기의 감소로 기인하게 된다.
- MgO가 0.0, 0.5, 1.0 mol% 첨가된 시편에 대해서는 결정립, 스피넬, Bi-rich 상 모두에 대해 Mg 원소가 신뢰할 수 없는 매우 미량이 검출되었지만, 2.0mol% 시편의 spinel 상에서 Mg 원소가 0.96% 존재함을 표 3과 같이 분석되었다. 표에서 숫자 앞에 * 표시는 데이터의 검출 양이 너무 작아 신뢰할 수 없음을 의미한다.
- 1 mol%인 시편에서 선형계수가 가장 값을 유지하였다. 결국 MgO 첨가량이 0.5~ 1.0 mol% 영역에서 비선형성과 전기적 안정성 모두 우수함을 보였다.
- 5와 L0 mol%인 시편에서 큰 값을 유지하여 이들 소자의 열화진행 속도가 다른 시편에 비해 늦줘졌음을 확인하였다. 따라서 ZnO 세라믹 바리스터의전기적인 높은 비선형성과 안정성을 모두 만족시키기 위해서는 MgO 첨가량이 0.5~ 1.0 mol% 범위에서 시편을 제조해야 함을 알 수 있었다. 전류 전압 특성 분석에서 실험 결과의 지표로 보였던 지수 (parameter)들이 표 4에 함께 정리되었다.
- 번서 건성님의 긴* 과 살펴보면, 대부분이 Zn 원소 'A 이 毕어 셔 Zn0 사화을记 吁성되어 있음으 안 수 있다. 스피 넬 상에서上 Zn 이 외에 Sb, Cr, Mn 등의피n를 보였으며 Bi rich 상에서上 다량의 Bi 윈소가 함유되어 있음을 확인하였다. 이들 분석은 전형적인 ZnO-Bi2O3 계 바리스터의 형태이다.
- 열화시험 이후에는 DC 스트레스 인가 방향에 따라서로 큰 차이를 보였으며, 모든 시편에 대해 DC 스트레스 역방향에서의 비선형계수가 열화이전에 비해 크게 감소하였는데 이는 ZnO 바리스터의 일반적인 Matsuoka의 조성을 바탕으로 MgO 첨가량의 열화 특성을 상대적으로 비교하기 위해 일반적인 세라믹 제조 공정에 의해 제조되어 모든 시편에서 열화현상이 상당히 진행된 것으로 사료된다. 열화시험 이후 비선형계수를 상대적으로 비교해보면, MgO 첨가량이 0.5와 L0 mol%인 시편에서 큰 값을 유지하여 이들 소자의 열화진행 속도가 다른 시편에 비해 늦줘졌음을 확인하였다. 따라서 ZnO 세라믹 바리스터의전기적인 높은 비선형성과 안정성을 모두 만족시키기 위해서는 MgO 첨가량이 0.
- 열화시험 이후에 각각의 시편에 대한 임피던스 스펙트럼을 확인해보면, 임피던스의 감소가 0.5, 1.0, 2.0, 0.0 mol%의 순으로 적게 나타났다. 열화 이후 임피던스의 감소가 적다는 것은 열화의 진행 속도가 느려 전기적으로 안정하다는 것을 의미한다.
- 열화시험 이전에는 높은 임피던스를 가지며 거의 같은 특성을 보인다. 열화시험 이후에느 고주파 영역(그림 9에서 X와 y축이 모두 0에 가까운 영영)의 스펙트럼은 크게 변화하지 않았지만 저주파 영역에서는 열화 전에 비해 현저히 임피던스가 감소되었음을 관찰하였다. 이러한 결과는 입계가존재하는 이 중 Schottky 장벽 모델에서 전기적 스트레스에 의해 Scho바cy 장벽이 감소되었음을 의미한다.
- 13으로 가장 높은 값은 보였으며 첨가량이 증가함에 따라 조금씩 감소하였다. 열화시험 이후에는 DC 스트레스 인가 방향에 따라서로 큰 차이를 보였으며, 모든 시편에 대해 DC 스트레스 역방향에서의 비선형계수가 열화이전에 비해 크게 감소하였는데 이는 ZnO 바리스터의 일반적인 Matsuoka의 조성을 바탕으로 MgO 첨가량의 열화 특성을 상대적으로 비교하기 위해 일반적인 세라믹 제조 공정에 의해 제조되어 모든 시편에서 열화현상이 상당히 진행된 것으로 사료된다. 열화시험 이후 비선형계수를 상대적으로 비교해보면, MgO 첨가량이 0.
- 각각의 시편들은 대략 5.5 g/cn? 의밀도를 가졌으며, MgO의 첨가량이 증가함에 따라 점차 밀도는 약간의 감소를 보였다.
- 이 정 량분석 결과를 미세구조와 XRD 분석을 함께 고려해 보면, MgO 첨가량이 증가함에 따라 Mg 원소는 대부분이 스피넬 형성에 영향을 주며 이것은 미세구조 분석에서 첨가량이 증가함에 따라 평균 결정립의 크기가 작아지는 것에 관여하는 것으로 사료된다. 또한, XRD 분석에서 ZnO의 주 피크인 (101) 과 (100)상의 변화는 미량의 Mg 원소가 결정립에 치환되는 것으로 사료된다.
후속연구
- 또한, XRD 분석에서 ZnO의 주 피크인 (101) 과 (100)상의 변화는 미량의 Mg 원소가 결정립에 치환되는 것으로 사료된다. SiO2 첨가량에 따른 XRD 분석과 EPMA(전자현미분석기)를 이용한 결정립에서의 원소분석을 다룬 보고에서 미량의 Si 원소가 결정립에 치환된다는 것을 밝혔고 이것이 본 연구의 결과를 해석하는데 뒷받침할 수 있을 것으로 보이며 정확한 분석을 위해서는 Mg 원소에 대한 절정립 내에서 WDS를 이용한 원소 분석 [2]이 이루어져야 할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.