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PSN-PMN-PZT 조성의 CeO2첨가에 따른 압전.유전특성 변화
Piezoelectric and Dielectric Properties on PSN-PMN-PZT Composition according to CeO2 Addition 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.19 no.9, 2006년, pp.838 - 842  

윤만순 (충주대학교 신소재공학과) ,  최용길 (충주대학교 신소재공학과) ,  어순철 (충주대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

0.03Pb$(Sb_{0.5}Nb_{0.5})O_{3}-0.03Pb(Mn{1/3}Nb{2/3)O_{3}-(0.94-x)PbTiO_{3}-xPbZrO_{3}$ ceramics doped with $CeO_{2}$ were synthesized by conventional bulk ceramic processing technique. Phases analysis, microstructures and piezoelectric properties were investigated as a functio...

주제어

#PSN-PZT   #PMN-PZT   # $CeO_{2}$   #Electric field  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 0.03Pb(Sbo.5Nbo.5)03-0.03Pb(Mni/3Nb2«)03-(0.94-x) PbZrOa-xPbTiOs + xwt%CeO2 [이하 PSN-PMN- PZT] 의 조성이 되도록 PbO, ZrO2, TiO2, Nb2O5, M11CO3, Sb2O3 및 CeO2 원료분말을 지르코니아 볼과 알코올을 이용하여 24시간 볼 밀링한 후 건조하였다. 건조된 분말을 100 mesh 이 하로 분급한 후 알루미나 도가니를 이용하여 850 ℃ 에서 2시간 하소하였다.
  • PSN-PMN-PT-PZ 조성계의 CeQ;의 첨가량에 따른 압전 및 유전특성의 변화를 .그림 4에 나타내었다 아래의 결과로부터 CeQ?가 0.
  • 관찰된 모든 조성에서 pyrochlore 가 없는 완전한 perovskite 구조를 나타내고 있다. 능방정상(rhombohedral) 및 정방정상 (tetragonal) 구조를 나타내는 X/선 회절 피크는 28 = 43~46°범위에서 나타나며, 이를 자세 히 관찰하고자 피크를 확대조사 하였다. CeO2 의 첨가량이 0.
  • 유전특성을 얻기에는 한계가 있는 것으로 알려져 있으며, 최근 완화형 강유전체와 같은 복합페로브 스카이트 조성을 이용하여 이성분계 압전세라믹스의 제한된 물성을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 soft PZT의 특성을 갖는 Pb(Sbo.5Nbo.5)03-PbZr03-PbTi03 삼성 분계와 hard PZT의 특성을 갖는 Pb(Mm/3Nb2/3)O3 -PbZrO3-PbTiO3 삼성분계를 이용하여 강전계 구동에 적합하며 , 고효율의 압전트랜스포머로의 응용이 가능한 0.03Pb(Sbo.5Nbo.5)03-0.03Pb(Mm/3 NW)O3-(0.94-x)PbZrO3-xPbTiO3 조성에세5] CeO2 의 첨가량에 따른 압전 . 유전특성 및 강 전계 하 에서의 안정성을 알아보기 위하여 effective 이ectro- mechanical coupling factor (Keff) 의 변화량을 측정하였다.
  • X 선 회절분석기를 (XRD; Rigaku D/MAX 2500H) 사용하여 소결체의 상을 확인 후, (200), (002) 회절로부터, 식 (1)을 이용하여 격자상수 ht, Ct, 및 ct/辺를 구하였다. 또한, 주사전자현미경 (SEM; Hitachi S 2400)을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전극 형성을 위해 양면연마기를 이용하여 소결 시편의 두께가 1 mm가 되도록 양쪽 면을 연마한 후, silver paste(Metech Inc.
  • 이와 같이 제조된 분말을 직경이 10 mm 인 금형을 이용하여 1 ton 의 성형압력으로 일축 가압 성형하였다. 성형된 원판형 시편을 650 ℃에서 2시간 동안 결합제를 제거한 후, 소결 과정 중에 발생하는 PbO 휘발을 억제하기 위하여 PbO 분위기의 밀폐된 알루미나 도가니 속에서 1310 ℃ 의 온도로 2시간 소결을 행하였다. X 선 회절분석기를 (XRD; Rigaku D/MAX 2500H) 사용하여 소결체의 상을 확인 후, (200), (002) 회절로부터, 식 (1)을 이용하여 격자상수 ht, Ct, 및 ct/辺를 구하였다.
  • 한편 각 조성의 압전.유전상수를 측정하기 위하여 교반되는 실리콘 oil 속에서 120 ℃ 의 온도에서 2.5 kV/mm 의 전계를 가하여 40분간 분극 처리하였으며, 423 K 온도로 3시간 -시 효처리를 행한 후 HP4194 Impedance/Gain Phase Analyzer 를 이용하여 상온에서의 정전용량 및 1차 공진 및 1차 반공진 (fa®) 주파수를 구한 후, 다음 식 (2), (3)에 의하여 유전율 (改尸) 및 경 방향 전기 기계 결합 계수 (Kp) 를 구하였다. 한편, 강전계하에서의 Keff 을 high voltage frequency response analyzer (FRA5096)를 이용하여 인가 전계값에 다른 1차 공진 (fr'D) 및 1차 반공진 (fa<1)) 주파수를 구한 후 식 (4)에 의하여 측정하였다.
  • 94-x)PbZrO3-xPbTiO3 조성에세5] CeO2 의 첨가량에 따른 압전 . 유전특성 및 강 전계 하 에서의 안정성을 알아보기 위하여 effective 이ectro- mechanical coupling factor (Keff) 의 변화량을 측정하였다.
  • 또한, 주사전자현미경 (SEM; Hitachi S 2400)을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전극 형성을 위해 양면연마기를 이용하여 소결 시편의 두께가 1 mm가 되도록 양쪽 면을 연마한 후, silver paste(Metech Inc. #3288)를 도포한 후 650 笆에서 20분간 소부 하였다. 소결된 시편의 겉보기 밀도는 수정된 Archimedes 방법 (ASTM C-20) 을 이용하여 측정하였으며, 이론 밀도의 약 97 ~- 98 %였다.
  • 건조된 분말을 100 mesh 이 하로 분급한 후 알루미나 도가니를 이용하여 850 ℃ 에서 2시간 하소하였다. 하소 후 분말을 알루미나 유발에서 조분쇄한 후 99.9 %의 고순도 알코올을 사용하여 72시간 습식분쇄를 행하였다. 분쇄가 끝나기 2시간 전에 결합제를 PVB(polyvinyl butyral ■ co vinyl 1 wt.

대상 데이터

  • 본 연구에 사용된 Q03Pb(Sb°.5Nbo.5)03 -0.03Pb (Mni/3Nb2/3)O3-(0.94-x)PbZrO3-xPbTiO3 조성에서 CeO2 의 첨가량에 따른 상의 변화는 정방정상 으로부터 능방정상과 정방정상의 공전 구역인 상 경계 구역을 걸쳐 다시 정방정상으로의 결정구조 변화를 관찰할 수 있었으며, 모든 조성범위에서 입경의 형태가 균일하고 치밀한 미세조직이 얻어졌다. 압전 .

이론/모형

  • #3288)를 도포한 후 650 笆에서 20분간 소부 하였다. 소결된 시편의 겉보기 밀도는 수정된 Archimedes 방법 (ASTM C-20) 을 이용하여 측정하였으며, 이론 밀도의 약 97 ~- 98 %였다. 한편 각 조성의 압전.
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참고문헌 (9)

  1. A. J. Moulson and J. M. Herbert, 'Electri-ceramics', (chamman and Hall, New york 1990) 

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  3. Boutarfaia, A. and Bouaoud, E., 'Tetragonal and rhombohedral phase co-existence in the system: $PbZrO_3-PbTiO_3-Pb(Fe_{1/5}Ni_{1/5},\;Sb_{3/5})O_3$ ', Ceram. Inter., Vol. 22, p. 281, 1995 

  4. P. Ari -Gur and L. Benguigui, 'X -ray study of the PZT solid solutions near the morphotropic phase transitions', Solid State Commun., Vol. 15, p. 1077, 1974 

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  8. Y. G. Choi, Y. J. Son, J. C. Kwon, K. W. Cho, S. Y. Kwen, T. W. Hong, Y. G. Lee, S. L. Ryu, I. H. Kim, M. S. Yoom, and S. C, Ur, 'Energy efficiency alloy design in PSN-PMN-PZT ceramic sysrem for piezoelectric transfiormer application', Materials Science Forum, Vol. 510-511, p. 690, 2006 

  9. Y. Gao, K. Uchino, and D. Viehland, 'Effects of rare earth metal substituents on the piezoelectric and polarization properties of $Pb(Zr,Ti)O_3\;-\;Pb(Sb,Mn)O_3$ ceramics', Journal of Applied Physics. Proc., Vol. 92, Iss. 4, p. 2094, 2002 

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