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에어로졸 증착법에 의해 제조된 PZN-PZT 후막의 전기적특성
Electrical properties of PZN-PZT thick films formed by aerosol deposition process 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.30 no.5, 2020년, pp.183 - 188  

(부경대학교 재료공학과) ,  장주희 (부경대학교 재료공학과) ,  박윤수 (부경대학교 재료공학과) ,  박동수 (재료연구소 기능성재료그룹) ,  박찬 (부경대학교 재료공학과)

초록
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에어로졸 증착법에 의해서 상온에서 5~10 ㎛ 두께의 PZN-PZT(0 %, 20 %, 40 %) 복합체의 막을 실리콘/사파이어 기판 위에서 제조하였다. PZN의 농도는 0 %, 20 % 및 40 %까지 첨가하였다. 실리콘기판 및 사파이어 기판 위에서 증착된 막은 전기로에서 700℃ 및 900℃에서 각각 어닐링처리 하였으며 900℃에서 어닐링한 경우의 잔류분극 및 유전 상수 등의 전기적 특성이 700℃에서의 특성보다 우수하였다. 특히 900℃에서 어닐링한 2PZN-8PZT 막의 경우 1200℃에서 소결한 같은 조성의 벌크재에서 얻은 값과 상호 비교하였다. 열처리 온도가 높아짐에 따라 유전상수가 증가하는 경향을 보이는데 이는 후열처리에 따른 막의 결정성의 향상과 입자 성장으로 기인한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lead zinc niobate (PZN)-added lead zirconate titanate (PZT) thick films with thickness of 5~10 ㎛ were fabricated on silicon and sapphire substrates using aerosol deposition method. The contents of PZN were varied from 0 %, 20 % and to 40 %. The PZN-added PZT film showed poorer electrical prop...

주제어

#PZN   #PZT   #Relaxor   #Aerosol-deposition process   #Electrical properties  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 05~2 μm인 세라믹 입자의 원료를 쓴다. 본 연구에서는 에어로졸 증착법에 의해서 PZN-PZT 복합체를 약 10 μm 두께의 막으로 제조하였고[6], PZN의 함량에 따른 막의 전기적 특성에 미치는 영향을 알아보았다. 그러나 증착된 PZT 계 막은 분말 미립자의 충돌로 인한 높은 충격 에너지로 인하여 미세구조의 변형과 결함을 가져왔고 이것은 곧 낮은 전기적 특성을 초래하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PZT 압전 막을 기판 위에 직접화하는 방법은? PZT 압전 막을 기판 위에 직접화하는 방법으로는 Sol-Gel 법, Sputtering, CVD, PLD 같은 박막 제조법이 있지만 이러한 일반적인 기술들은 증착 속도가 느리기 때문에 액추에이터나 센서에 필요한 수십 마이크론 이상의 후막 제조는 어려운 단점이 있다[2]. 에어로졸 증착법은 출발 원료로 세라믹 미립자를 사용하며 에어로졸 상태로 만들어 기판에 고속으로 충돌시킴으로 상온에서 치밀한 후막을 제조할 수 있다는 것이 특징이다.
에어로졸 증착법의 특징은? PZT 압전 막을 기판 위에 직접화하는 방법으로는 Sol-Gel 법, Sputtering, CVD, PLD 같은 박막 제조법이 있지만 이러한 일반적인 기술들은 증착 속도가 느리기 때문에 액추에이터나 센서에 필요한 수십 마이크론 이상의 후막 제조는 어려운 단점이 있다[2]. 에어로졸 증착법은 출발 원료로 세라믹 미립자를 사용하며 에어로졸 상태로 만들어 기판에 고속으로 충돌시킴으로 상온에서 치밀한 후막을 제조할 수 있다는 것이 특징이다. 그래서 복잡한 조성의 화합물로 구성된 막을 쉽게 제조할 수 있으며 기판 재질도 선택의 폭이 넓다는 것이 다른 기술에서는 찾아볼 수 없는 장점이다[3-5].
에어로졸 증착법의 장점은? 에어로졸 증착법은 출발 원료로 세라믹 미립자를 사용하며 에어로졸 상태로 만들어 기판에 고속으로 충돌시킴으로 상온에서 치밀한 후막을 제조할 수 있다는 것이 특징이다. 그래서 복잡한 조성의 화합물로 구성된 막을 쉽게 제조할 수 있으며 기판 재질도 선택의 폭이 넓다는 것이 다른 기술에서는 찾아볼 수 없는 장점이다[3-5]. PZT 물질을 silicon 기판 위에 에어로졸 증착법으로 500 μm 막을 형성 시킨 시편의 경우 굉장히 두꺼운 막이지만 고밀도의 막임을 눈으로 확인해 볼 수 있다[6].
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참고문헌 (14)

  1. G.H. Haertling, "Ferroeletric ceramics: Histrory and technology", J. Am. Ceram. Soc. 84 (1999) 797. 

  2. Q.F. Zhou, H.L.W. Chen and C.L. Choy, "PZT ceramic/ceramic 0-3 nanocomposite films for ultrasonic transducer applications", Thin Solid Films 375 (2000) 95. 

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  3. J. Akedo and M. Lebedev, "Microstructure and electrical properties of lead zirconate titanate thick films deposited by aerosol deposition method", Jpn. J. Appl. Phys. 38 (1999) 5397. 

  4. J. Akedo and M. Lebedev, "Effects of annealing and poling conditions on piezoelctric properties of $Pb(Zr_{0.52},Ti_{0.48})O_3$ thick films formed by aerosol deposition method", J. Cryst. Growth 235 (2002) 415. 

  5. J. Akedo, M. Lebedev, A. Iwata, H. Ogiso and S. Nakano, "Aerosol deposition method for nano-crystal ceramics coating without firing", Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 778 (2003) 289. 

  6. J.H. Jang, Y.S. Park, D.S. Park and C. Park, "Effect of PZN addition on microstructure of PZT thick films by aerosol deposition process", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Tech. 28 (2018) 14. 

  7. J. Akedo and M. Lebedev, "Influence of carrier gas conditions on electrical and optical properties of $Pb(Zr,Ti)O_3$ thin films prepared by aerosol deposition method", J. Appl. Phys. 40 (2001) 5528. 

  8. B.B. Hahn, K.H. Ko, D.D. Park, J.J. Choi, W.H. Yoon, C. Park and D.Y. Kimm, "Effect of post-annealing on the microstructure and electrical properties of PMN-PZT films prepared by aerosol deposition process", J. Kor. Ceram. Soc. 43 (2006) 106. 

  9. H.Q. Fan and H.E. Kim, "Perovskite stabilization and electromechnical properties of polycrystalline lead zinc niobate-lead zirconate titanate", J. Appl. Phys. 91 (2002) 317. 

  10. Y. Yokomizo, T. Takahashi and S. Nomura, "Ferroelectric properties of $Pb(Zn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ ", J. Phys. Soc. Jpn. 28 (1970) 1278. 

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  11. T.R. Shrout and A. Halliyal, "Preparation of lead-based ferroelectric relaxors capacitros", Am Ceram. Soc. Bull. 66 (1987) 704. 

  12. K.R. Udayakumar, P.J. Schuele, J. Chen, S.B. Krupanidhi and L.E. Cross, J. Appl. Phys. 77 (1995) 3981. 

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  13. S.E. Park and T.R. Shrout, "Ultrahigh strain and piezoelectric behavior in relaxor based ferroelectric single crystals", J. Appl. Phys. 82 (1997) 1804. 

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  14. J.W. Lee, G.T. Park, C.S. Park and H.E. Kim, "Enhanced ferroelectric properties of $Pb(Zr,Ti)O_3$ films by inducing permanent compressive stress", Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 2908. 

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