납 계통의 Perovskite 강유전체의 고 변형(High strain lead-based perovskite ferroelectrics)

전문가 제언

□ 압전체는 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전 직접효과와 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 압전 역효과를 활용한 것으로, 산업에서의 이용은 압전필터, 초음파 진동자, 스피커, 버저, 착화소자, 구동기 등을 들 수 있고 응용의 범위는 넓으나 소량 다품종인 특징을 가지고 있으며 경박단소화 추세에 있는 전자제품에의 응용을 위해서는 종래의 벌크형으로는 한계가 있다. 근래까지 많이 사용되고 있는 PZT의 결정구조는 ABO3형 Perovskite구조를 이루고 있으며, 순수한 PZT에 소량의 불순물을 첨가하거나 3성분계 조성을 만들어 압전특성을 향상시키고 있다. 특히 Zr/Ti=52/48 비율 성분인 위치를 경계하여 사면체상과 마름모상으로 나누어지는 MPB에서 예외적으로 높은 압전효과를 보이는데, 이의 조성에서 전기기계 결합계수, 압전계수 및 유전상수가 최대값을 가진다.

□ 두 상이 공존하는 MPB영역에서는 단일 상 에서 보다 분극과정 중의 구역의 향배가 더 크게 일어나기 때문이라고 하였다. 완화형 강유전체 단결정 Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PZN-xPT, x=8%)은 저온 마름모 상에서 고온 사면체 상으로 구조적 상전이를 보인다. 마름모형 PZN-xPT결정의 (111)방향에 따르는 자발적 분극과 (001)방향에 따르는 전계는 거대한 압전반응을 보였다. 이는 ABO3형의 B자리에 다른 분극의 미세구역이 존재하는 증거이다. 그러나 극성 미세구역에 관한 전계의 영향을 확실히 밝혀야 큰 압전성과 관련된 전계유도 구조변화에 대한 충분한 정보를 얻을 수 있을 것이다. 최근에 MPB근처의 강유전체 PZT에서 안정된 단사 상을 보이고 PZT에서 높은 압전반응을 설명하는 주요한 이유 중의 하나이다. 이 단사상은 아마도 두 상을 연결하는 가교역할과 MPB구역에서의 어떤 미시적 모양을 가지고 있는 것으로 판단된다.

□ PZT계 압전소재는 60%에 달하는 납성분을 함유하고 있기 때문에 유럽연합에서는 승용차 1대에서 사용하는 압전재료에서 납 함유량을 현재 3~4g에서 1g이하로 규제하므로 각국은 납을 함유하지 않은 친환경적 Bi계 재료개발을 서두르고 있다. 비 납계 압전재료가 대체될 경우 그 시장성은 매우 크다고 판단되며, 전 세계적으로도 이의 개발은 초창기이기 때문에 우리나라도 이의 연구개발에 적극참여하면 좋은 결과를 기대할 수 있을 것이다.

저자

Hoffmann, MJ; Kungl, H

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2004

권(호)

8(1)

잡지명

CURRENT OPINION IN SOLID STATE & MATERIALS SCIENCE

과학기술
표준분류

재료

페이지

51~57

분석자

서*석

분석물

• 납 계통의 Perovskite 강유전체의 고 변형.pdf [187,647 byte]

이미지변환중입니다.