연계 고성능 압전단결정의 연구개발 동향

전문가 제언

○ 압전재료는 전압을 가하면 물리적으로 팽창하는 특성이 있고 에너지를 보존하여 에너지 소모량을 줄이는 특성이 있다. 일반 압전재료는 작동자(Actuator), 이동통신기기의 핵심소자 등에 사용되나 고성능 압전 단결정은 고가이므로 부가가치가 높은 의료용 초음파 탐촉자나 수중 음파탐지기 등에 사용된다. Pb(In1/2Nb1/2)O3(PIN)-PMN-PT 3성분계 고성능 압전단결정은 플럭스법이나 브리지만법으로 제조된다.

○ 연계 페로브스카이트형 Pb(B1,B2)O3 화합물은 유전율이 크고 주파수완화현상을 나타내는 특성이 있다. 실용품인 PZT 압전재료는 최대 압전 정수 d33이 900pC/N 이하이지만 고성능 PIN-PMN-PT 유전율이 7,500, d33가 2,750pC/N, 퀴리온도 160~240℃이다. 압전 특성의 지표는 압전정수와 퀴리온도가 중요한 지표이고 높을수록 성능이 우수한 재료이다.

○ Pb(In1/2Nb1/2)O3(PIN)-PMN-PT 압전단결정을 B2O3와 PbO 혼합하여 사용한 플럭스법으로 제조 시에는 PIN-PMN-PT 단결정이 여러 핵이 생성되어 25㎜ 이상 육성되지 않으므로 실용성이 없으나 부리지만법에서는 직립노 내의 백금도가니에 시료를 장입하고 추를 다는 식으로 매달고 노 내의 상하 온도구배를 이용하여 단결정을 75㎜ 이상 육성할 수 있는 특징이 있다. 플럭스를 사용한 법은 플럭스에 의한 성장저해로 여러 개로 분산성장되지만 부리지만법은 성장저해물이 없으므로 대구경으로 제조되었다고 생각된다.

○ 우리나라의 주식회사 세라콤에서는 단결정 육성방법으로 고체반응을 이용하는 SSCG((Solid State Crystal Growth)법을 새로이 개발하여 PMN-PT나 PMN-PT-PZT 단결정을 제조하여 시판하고 있다.

○ 플럭스법이나 부리지만법은 PIN-PMN-PT 단결정 제조 시에 용융하여 단결정을 제조하며 결정 크기도 제한이 있고 제조비용도 PIN-PMN- PT 단결정 상경계 조성(MPB)의 경우 1kg당 약 160달러이다. 그러나 SSCG법은 용융공정 없이 고상반응만으로 결정을 성장시키므로 크기의 제한이 없고 경제성이 있는 새로운 개발법이라고 생각된다.

저자

Yohachi YAMASHITA, et al

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

46(8)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

662~666

분석자

황*길

분석물

• 연계 고성능 압전단결정의 연구개발 동향.pdf [238,672 byte]

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