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제안 방법
- PN 접합 관계이론으로부터 이 중 숏트키 장벽의 파리미터 분석을 위해 ZnO 50 nm, 100 nm 바리스터의 C-V 특성을 분석하였다. ZnO 결정립의 도너농도(Nd)와 입계에서의 장벽높이(0»를 다음 식 (3)에 의해 구할 수 있다[13251
- ZnO 나노 바리스터의 전기적 특성 분석은 단일결정입계의 이중숏트키 장벽의 모델 파라미터 해석을 위해 C-V 관계를 측정하였고, 등가회로에서 결정립의 저항은 주파수에 따른 임피던스 해석으로 구하였다. 또한, ZnO나노 바리스터의 비선형계수와 바리스터 동작 전압은 E-J 특성 해석에 의해 구하였다.
- 사용하였다. ZnO 나노 파우더 바리스터 시편을 제조하기에 앞서 각 분말의 크기를 비교, 검토하기 위해 FE- SEM 장비를 이용하여 상 분석을 실시하였다. 그림 1은 ZnO 나노 파우더의 미세구조이며, 나노 파우더 크기는 선형교차기법 (linear intercept technique)에 의해 평균 50 nm, 100 nm의 크기임을 확인하였다.
- 나노 스케일의 바리스터 제작을 위한 ZnO 나노파우더의 분석과 본 연구에서 제작된 ZnO 바리스터 시편의 상과 미세구조 분석은 X-선 회절 (XRD)분석과 전자현미경(SEM) 분석에 의해 실시되었다. 미세구조 분석에서 파우더의 크기나 소결체 결정립의 크기는 다음 식 (1)을 이용한 선형교차기법 (linear intercept technique)에 의해 얻어졌다.
- 것으로 보고되었다[9]. 따라서 본 연구에서는 나노스케일의 파우더를 이용하여 바리스터 제조를 위한 공정 조건을 확립하기 위해 ZnO 나노파우더의 미세구조, 상 분석 그리고 열 중량 분석을 실시하여 공정 조건을 확립하는데 적용하였다. ZnO 나노 파우더를 이용한 바리스터 시편은 M.
- 구하였다. 또한, ZnO나노 바리스터의 비선형계수와 바리스터 동작 전압은 E-J 특성 해석에 의해 구하였다.
- 제조된 시편의 미세구조를 분석하고, 입계면에 형성된 이 중 쇼트키장벽의 해석을 위해 C-V 특성을 분석하였다. 또한, 등가회로를 구하기 위해 주파수특성을 분석하였으며, E J 곡선을 구해 전기적특성을 분석하였다.
- 비교하여 나타낸 곡선이다. 여기에서 300 nm 시편에 대한 특성은 본 연구자들의 지난 연구결과 보고[16]와 ZnO 50 nm Oven 건조방식을 이용한 결과를 추가한 것이며, 본 연구의 시편과 비교 분석하였다. 50 nm 시편의 동작전압은 6, 303 V/cm, 100 nm 시편 동작전압은 5, 206 V/cm를 나타냈다.
- 수 있다. 이 결과를 토대로 본 실험에서는 소결 중 부피 및 질량의 변화를 최소화하기 위해 하소조건을 하소온도 600 ℃, 유지시간 2시간으로 선정하였다.
- 제조하였다. 제조된 시편의 미세구조를 분석하고, 입계면에 형성된 이 중 쇼트키장벽의 해석을 위해 C-V 특성을 분석하였다. 또한, 등가회로를 구하기 위해 주파수특성을 분석하였으며, E J 곡선을 구해 전기적특성을 분석하였다.
- 하소 후 TGA 곡선 분석을 바탕으로 100 nm 시편의 소결조건은 참고문헌[9]에 따라 1050 ℃ 2시간으로 선정하고, 50 nm 시편의 소결조건은 분말크기가 더욱 작은 것을 고려하여 1050 ℃ 이하의 온도인 950 ℃, 1000 ℃, 1050 ℃에서 2시간 동안 유지시키는 조건으로 실험계획을 수립하였다. 950 ℃에서는 소결반응이 일어나지 않았으며, 1000 ℃, 1050 ℃에서는 소결반응이 이루어졌다.
대상 데이터
- ZnO 나노 파우더 바리스터는 ZnO 50 nm 파우더 (Sungyung A-T, SG-ZNO30), ZnO 100 nm 파우더 (ALDRICH, 544906-5EG) 를 사용하였다. ZnO 나노 파우더 바리스터 시편을 제조하기에 앞서 각 분말의 크기를 비교, 검토하기 위해 FE- SEM 장비를 이용하여 상 분석을 실시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 나노스케일의 파우더를 이용하여 바리스터 제조를 위한 공정 조건을 확립하기 위해 ZnO 나노파우더의 미세구조, 상 분석 그리고 열 중량 분석을 실시하여 공정 조건을 확립하는데 적용하였다. ZnO 나노 파우더를 이용한 바리스터 시편은 M. Matsuoka의 기본조성을 바탕으로 표 1과 같이 준비하였다. 바리스터의 제조 순서는 전자세라믹 공정 순세 12] 와 일치하였으나 하소온도와 소결온도는 일반적인 마이크로 스케일의 파우더를 이용한 소결온도에 비해 150 ℃와 250 ℃가 낮은 600 ℃와 1050 笆에서 이루어졌다.
- 본 연구에서는 기존에 사용되고 있는 마이크로스케일의 파우더가 아닌 나노 스케일의 ZnO 분말을 이용하여 바리스터 시편 제작에 성공하였으며 이들 결과를 정리하면 다음과 같다.
- 이러한 나노분말의 장점을 적극 활용하기 위하여 본 연구에서는 ZnO 50 nm, 100 nm크기의 분말을 소재로 한 바리스터 시편을 각각 제조하였다. 제조된 시편의 미세구조를 분석하고, 입계면에 형성된 이 중 쇼트키장벽의 해석을 위해 C-V 특성을 분석하였다.
이론/모형
- 미세구조 분석에서 파우더의 크기나 소결체 결정립의 크기는 다음 식 (1)을 이용한 선형교차기법 (linear intercept technique)에 의해 얻어졌다.
- 바리스터의 제조 순서는 전자세라믹 공정 순세 12] 와 일치하였으나 하소온도와 소결온도는 일반적인 마이크로 스케일의 파우더를 이용한 소결온도에 비해 150 ℃와 250 ℃가 낮은 600 ℃와 1050 笆에서 이루어졌다. 특히, Mixing 공정에서 습식 혼합하여 얻은 현탁액의 침전성은 그 밀도와 입자크기에 정비례하므로 일반 건조방식은 적용이 불가능하였으며, Spray 건조방식을 이용하였다.
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