Analysis of Dielectric and Electrical Properties ofBaTiO3 Ceramic according to Dy-doping site

BK Kim - 2023 - scholarworks.unist.ac.kr

 

(서론)

유전체 재료로 구성된 다층 세라믹 콘덴서(MLCC)는 전자기기와 전기자동차에 사용되며 반도체 소자와 회로에 필요한 전압을 안정적으로 공급하는 역할을 합니다. 특히 요즘은 자동차 전기화로 MLCC의 수요도 증가하고 있습니다. 따라서, 넓은 작업 온도에서 안정적으로 작동하기 위해서는 높은 신뢰성을 확보하는 것이 안전성을 위해 필수적입니다. 

 

이러한 필요성에 대응하여 BaTiO3(BT) 조성에 기반한 유전체 커패시터가 활발히 연구되고 있습니다. BaTiO3 조성은 상온에서 2000정도의 높은 유전율(𝜀𝑟)을 보이지만, 120C 부근의 큐리 온도에서는 낮은 유전율을 보여  커패시터 적용을 제한하여 신뢰성이 낮습니다.

 

그래서 많은 연구자들이 양성 거동을 하는 디스프로슘(Dy)이 도핑된 BT 시스템을 합성함으로써 이러한 단점을 개선하려고 노력하고 있습니다. 그러나 Dy의 역할에 따른 특성 분석에 대한 연구는 부족합니다. 여기서 2단계 하소를 도입하여 BT의 각 부위(A-site, B-site, A&B site)에 Dy3+ 이온을 도핑하고 Dy 도핑 부위에 따른 특성을 체계적으로 비교하였습니다.

 

그 결과 BT 시스템의 B 사이트에서 Dy-doped가 절연저하 저하 특성을 보여 신뢰성이 저하되었으며 A&B 사이트에서 Dy-doped가 개선된 유전 특성 및 신뢰성을 나타냈습니다.  또한, 2단계 하소를 통해 Dy가 원하는 site에 잘 도핑되었음을 확인하기 위해 유전적, 전기적 특성을 비교하였습니다.

 

 결론적으로, 이전 연구에서 사용된 전통적인 고용체 방법과 비교하여 이들 사이의 차이가 있는데, 즉 종래의 고용체법으로는 도핑 부위를 제어하기 어렵다는 것을 의미하며, 도펀트들이 양성 반응을 보일 때 2단계 하소가 도입되어야 합니다.

 

 

https://scholarworks.unist.ac.kr/bitstream/201301/61673/1/666155.pdf