| 초록 |
압전 소재는 센서, 액츄에이터, 에너지 하베스터 등 다양한 디바이스로의 응용을 위하여 높은 압전 상수이 요구되기 때문에 PZT 계열의 소재들이 많이 사용되고 있다. 또한 저전압, 고변위 및 소형화된 디바이스들이 요구되면서 이를 만족시키기 위한 적층 구조의 압전 디바이스가 제작되고 있다. 그러나 PZT 계열 세라믹은 높은 소결온도 때문에 적층형 디바이스를 제작하기 위해 필요한 내부전극으로 비싼 Ag/Pd 합금을 사용해야 하며, 높은 온도에서 소결 중 PbO의 휘발로 조성이 틀어지거나 환경문제를 야기할 수 있다. 선행 연구를 통하여 0.65Pb(Zr1-xTix)O3-0.175Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.175Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 [0.65PZTx-0.35PZNN] 세라믹은 x=0.54-0.545에서 MPB (morphotropic phase boundary) 영역이 나타나는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 0.65PZT0.545-0.35PZNN 압전 세라믹의 저온 소결을 위하여 PZT 저온 소결 조제로 널리 알려진 CuO를 첨가하여 저온 소결을 유도하였다. CuO 첨가를 통하여 PbO-CuO 액상 소결에 의해 저온 소결이 가능하였다. 그러나 CuO 첨가량이 증가함에 따라 압전 상수 (d) 및 전기기계결합계수(k)가 다소 감소되는 현상을 보였다. 따라서 CuO 1mol%를 첨가한 0.65PZTx-0.35PZNN의 새로운 MPB영역을 찾기 위해 Zr:Ti 비율을 변화하였다. 그 결과, CuO 1mol%를 함유한 0.65PZTx-0.35PZN (x=0.55-555) 세라믹은 840oC의 낮은 온도에서 소결 가능하고 매우 우수한 압전 특성을 나타내었다; d33 = 620 pC/N, kp = 0.69. |
