2021. 9. 4. 15:36ㆍMaterial
Physica B: Condensed Matter
Volume 560, 1 May 2019, Pages 155-161
Abstract
고성능 유전소재로서 다층 세라믹 커패시터 적용에는 미립 티탄산바륨(BaTiO3)이 바람직하다. 여기서는 2단계 하소 공정에 의해 평균 입자 크기 156nm, tetragonality 1.0092, 비표면적 6.09m2/g의 초미세 BaTiO3 분말을 합성하였다. 고상반응의 운동학적 분석 결과, 상/경계 제어 메커니즘이 1차 메커니즘이 주도적인 1단계 하소 프로세스와 비교하여 2단계 하소 프로세스에서 반응 프로세스를 주도적임을 알 수 있다.
또한 2단계 하소에서 강화된 핵이 tetragonality 개선에 유리하다는 것을 보여준다. 특히 Curie 온도에서 BaTiO3 세라믹의 유전 상수 및 유전 손실은 약 12800, 0.003인 것으로 조사되었다. 이 연구에서는 BaTiO3 세라믹의 유전 특성을 효과적으로 개선할 수 있는 방법을 촉진하는 전략을 증명합니다.
Introduction
티탄산바륨은 다층 세라믹 커패시터, 음파탐지기, PTC, 적외선 검출기, 강유전 메모리 등 전자장치에 널리 사용되어 왔다. 최근 몇 년 동안 소형 전자 기기에 대한 수요는 전자 부품의 소형화를 요구해왔다. 따라서, 이러한 경향은 원자재의 자체적인 크기를 요구합니다. 그러나 BaTiO3는 표면 응력으로 인해 입자 크기가 일정치 않은 강유전 정방정 구조에서 상유전 입방정 구조로의 전이을 거친다.
따라서 BaTiO3의 강유전 특성과 유전 특성 모두 분말 입자 크기와 상관관계가 있는 것으로 오랫동안 알려져 왔으며, 기능성 세라믹 적용 분야에서도 분말의 입자 크기 결정이 뜨거운 연구 주제가 되고 있다. BaTiO3에 관해서, 나노입자는 수열합성, 솔-젤, 공침 및 마이크로파 방법과 같은 다른 기법들로 합성될 수 있다. 그러나 위에서 언급한 대부분의 방법은 상대적으로 더 비싸다. 또한, 수열합성이나 용액침전법에 의해 생성된 분말에는 격자내에 하이드록실기 잔류물이 포함되어 있기에 원하지 않는 기공이 소성과정에서 형성됩니다.
따라서 좁은사이즈 분포를 갖는 미세한 BaTiO3 파우더를 합성해야 할 필요성이 절실하다. 일반적으로 BaTiO3 분말은 고상반응법의 경로를 통해 만들어지는데 반응 온도가 높고, 응집이 많고 평균 입자가 크며, 불순물 함량도 많습니다. 한마디로 tetragonality가 높은 초미세 BaTiO3 분말을 제조하는 새로운 방법을 개발해야 한다는 요구가 강합니다.
따라서 본 연구의 목적은 BaTiO3 분말의 입자 크기를 미세화하는 전략을 제공하는 것입니다. 초미세 BaTiO3 분말을 합성하기 위해 서로 다른 온도의 2단계 하소공정을 제시합니다. 그리고 다른 하소 온도 스케줄의 반응 메커니즘을 분석하기 위해 반응 운동학을 적용한다. 초미세 BaTiO3 분말을 이용한 고밀도 BaTiO3 세라믹의 전체 유전 특성이 2단계 하소 공정으로 크게 개선된 것으로 나타났다.
