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첨단기술정보

동반 도핑에 의한 거대 유전율 재료의 제조

전문가 제언: 축전기(capacitor)는 미소전자장치에서 대용량 전력기기에 이르기까지 아주 일반적으로 사용되는 장치이다. 어떤 물질의 유전율 ε과 진공의 유전율 ε0의 비 εr = ε/ε0를 비유전율이라 하며, 이것은 전하를 분리하는 능력으로서 사실상 재료 분극성의 척도가 된다. εr이 음수인 금속 표면의 전하는 빠르게 흩어져 버리고, εr이 양수인 유전체 표면의 전하는 천천히 흩어진다. 즉 εr이 커질수록 전하의 흩어짐은 느려진다. 따라서 두 개의 평판(면적 A, 거리 d) 유전체로 구성된 단순한 축전기의 정전용량(C = εrε0A/d)은 εr의 크기에 비례한다. 최근 Hu 등(Nature Materials, 12, 821~826, 2013)은 기존의 고상 유전체보다 몇 차수나 높은 εr 값을 가진 소위 거대 유전율(colossal permittivity)의 재료를 만드는 데 성공하였다. 그들은 전자 주개(donor)와 받개(acceptor)의 동반 도핑을 통하여 격자의 결함상태에 이동성 전자들을 국지적으로 고정시키는 방법으로 거대한 결함-쌍극자를 생성시켰다.