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ZnO 입계의 원자구조와 전기적 성질

전문가 제언: ○ 세라믹의 여러 성질들은 입계 현상에 많은 영향을 받는다. 재료성질에 영향을 미치는 입계를 이해하는 것은 중요하다. 이에 대한 많은 연구가 있었어도 입계를 이해하는 것은 아직도 한계가 있는 것 같다. 일반적으로 세라믹에 있어서 각각의 원자구조와 성질을 연구하는 것은 쉽지 않다.

○ ZnO 세라믹에는 Pr, Bi 및 Co같은 도핑제(doping)를 첨가하여 높은 비선형 I-V 특성을 나타내고 있음은 잘 알려지고 있다. 이와 같은 성질로 ZnO 세라믹은 배리스터로 널리 사용되고 있다. 이 비선형 I-V 특성은 입계에서 기인된다고 보겠다.

○ 여기서는 ZnO 쌍결정의 여러 형에 대하여 입계 원자구조와 I-V 특성에 대하여, ZnO 입계를 가로지르는 비선형 I-V 특성의 기원에 대하여, 입계방위 관계와 비선형 I-V 특성 간의 관계에 대하여, Pr과 Co를 함께 도핑 한 ZnO에 대한 실험한 결과와 컴퓨터를 이용한 결과와 비교하는 등 많은 연구를 하였다.

○ 세라믹은 과거 수천년 동안 도자기, 유리, 시멘트 등 주거 생활용품으로 사용되어 왔다. 그러나 오늘날 세라믹은 70% 이상이 전자, 정보통신 부품, 디스플레이용 발광제, 2차 전지·연료전지, 인공관절·인공뼈 등 각종 첨단 제품의 핵심소재로 등장하고 있다.

○ 또한 과거의 천연원료인 전통 세라믹과는 달리 정제된 원료를 배합, 합성하여 정밀한 성형과 소결공정을 거쳐 세라믹이 가지고 있는 기능을 최대한 발현시키는 금속 무기재료로 이 분야에 관심이 점점 고조되고 있으며 2010년에는 국내 시장규모가 9조9천억 원이 될 전망이다.

○ 현재상태로서는 우리나라는 이 첨단소재 산업의 갈 길이 아직 먼 것 같다. 2005년에 세라믹분야 산학연의 노력으로 산업자원부도 부품산업과 분리하여 소재산업만을 대상으로 한 육성책을 검토하기 시작하였으나 소재강국 실현을 위한 발전비전과 전략이 너무 늦은 감이 있다. 이 분야의 소재 핵심 소재개발에 박차를 가해야 할 것으로 생각된다.

저자: Sato, Y; Yamamoto, T; Ikuhara, Y; AF Sato, Yukio; Yamamoto, Takahisa; Ikuhara, Yuichi
자료유형: 학술정보