보고서 정보
주관연구기관 |
경기대학교 Kyonggi University |
연구책임자 |
김응수
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2018-11 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
교육부 Ministry of Education |
등록번호 |
TRKO201900025840 |
과제고유번호 |
1345270079 |
사업명 |
개인기초연구(교육부) |
DB 구축일자 |
2020-09-05
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키워드 |
일메나이트구조.인버스스피넬구조.코런덤구조.결정구조 정량화.공유결합정도.결합원자가.이온분극률.산소팔면체 뒤틀림.미세구조.
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초록
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연구개요
본 연구에서는 MgTiO3 (Ilmenite), Mg2TiO4 (Inverse spinel) 및 Mg4B2O9 (Corundum) 계 화합물 및 고용체 화합물을 1300℃-1450℃에서 소결한 후 이론밀도가 95% 이상의 최적 소결시편에 대하여 XRD Rietveld Refinement를 이용하여 결정구조 특성(결합강도, 결합원자가, 공유결합성, 산소팔면체 뒤틀림)을 평가하고, 마이크로파 유전특성(품질
연구개요
본 연구에서는 MgTiO3 (Ilmenite), Mg2TiO4 (Inverse spinel) 및 Mg4B2O9 (Corundum) 계 화합물 및 고용체 화합물을 1300℃-1450℃에서 소결한 후 이론밀도가 95% 이상의 최적 소결시편에 대하여 XRD Rietveld Refinement를 이용하여 결정구조 특성(결합강도, 결합원자가, 공유결합성, 산소팔면체 뒤틀림)을 평가하고, 마이크로파 유전특성(품질계수(Q≒1/tanδ), 유전상수(K), 공진주파수의 온도계수(TCF))과의 상관관계를 연구하여, 유전특성을 향상할 수 있는 결정구조 제어방안을 연구하여 GHz~mm-Wave 대역의 System-on-Package (SOP)에 적용 가능한 수동부품 집적화를 위한 고 기능성 유전체 세라믹의 유전특성 을 제어할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.
연구 목표대비 연구결과
GHz 대역의 고 기능성 유전체 세라믹스의 유전특성에 대한 기초적인 이해를 위해, MgTiO3(Ilmenite), Mg2TiO4(Inverse spinel) 및 Mg4B2O9(Corundum)계 세라믹 고용체 화합물을 제조하고, 제조공정과 결정구조 변화가 유전특성에 끼치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 1차 년도는 MgTi1-z(AxBy)zO3(Ilmenite)(A=Li+, Mg2+,Al3+,B=Nb5+,Ta5+)계 세라믹 고용체의 제조공정 변수에 따른 상의 안정성, 치밀화 거동, 결정립 성장거동이 마이크로파 유전특성에 치는 영향을 조사하여 각 결정구조의 유전기구를 이해하였으며, Rietveld refinement 결정구조 분석으로부터 계산한 유전분극률, 결합원자가, 공유결합성, 원자 충진율 등의 결정구조 특성과 마이크로파 유전특성과의 상관관계를 연구함으로써 품질계수(Qf)의 제어 및 향상화 방안을 연구하였다. 2차 년도는 Mg2Ti1-z(AxBy)zO4 (Inverse spinel) (A=Li+, Mg2+, Al3+, B=Nb5+, Ta5+)계 세라믹 고용체의 제조공정 변화에 따른 존재상과 미세구조 변화를 조사하여 GHz 대역의 유전특성 향상 방안을 제시하였으며, 이온분극률에 대한 유전상수(K)의 의존성을 극복할 수 있는 구조특성 변화를 이용한 K의 제어방안을 제시하였다. 3차 년도는 Mg4X2-z(AxBy)zO9(Corundum) (X=Nb5+, Ta5+, A=Li+, Mg2+, Al3+, Ti4+, Zr4+, B=W6+, Sb5+)계 세라믹 고용체의 결정구조 특성과 유전특성의 관계를 정량적으로 평가하였으며, 산소팔면체 뒤틀림 계산으로부터 공진주파수의 온도의존성(TCF)과 결정구조의 관계를 정량화 및 평가하였다. 또한 라만분광법, XPS, 전기음성도 계산, 비화학양론 치환 등의 다각도적인 접근방법을 통해 결정구조 특성과 Qf의 상관관계를 고찰하였으며, 이러한 연구결과를 바탕으로 GHz~mm-Wave 대역의 수동부품 집적화를 위한 유전체의 유전특성 향상 방안 및 소재 개발을 위한 기초자료를 제시하였다.
연구개발결과의 중요성
MgTiO3, Mg2TiO4, Mg4Nb2O9계 세라믹스의 제조공정 및 조성 변화에 따른 미세구조 특성 및 결정구조 특성을 평가하였다. 기존에 보고된 연구들이 미세구조, 2차상 여부, 결정립계 등의 extrinsic factor로만 유전특성을 분석한 것에 비해, 본 연구는 intrinsic factor인 세라믹의 결정구조 특징과 유전특성 사이의 상관관계를 연구하여 우수한 유전특성을 가진 유전체 개발에 필요한 기초자료를 제공하였다.
X-선 회절패턴, X-선 광전자 분광 및 SEM 분석으로 상의 안정성을 확인한 재료는 Rietveld refinement 결정구조 분석으로부터 공유결합성, 결합원자가, 원자충진율 등의 intrinsic factor를 이용하여 결정구조 영향에 의한 품질계수(Qf)의 변화를 정량화하였다. 이를 통해 결정구조 특성이 우수한 MgTiO3, Mg2TiO4, Mg4Nb2O9계 세라믹 시편들의 품질계수(Qf)가 우수한 주파수 안정성을 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 유전상수(K)는 이온분극률에 의존하였으나 구조특성을 변화시킴으로써 제어 가능했다. 공진주파수의 온도계수(TCF)는 K와 비례하였으며 산소팔면체 뒤틀림을 계산하여 TCF의 경향과 구조특성의 관계를 정량화 및 분석하였다.
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 3
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
- 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
- [1] Ilmenite, MgTiO3 계 세라믹스 ... 4
- [2] Inverse spingel, Mg2TiO4 계 세라믹스 ... 7
- [3] Corundum, Mg4Nb2O9 계 세라믹스 ... 7
- 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
- 4. 참고문헌 ... 10
- 5. 연구성과 ... 11
- 끝페이지 ... 18
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