유기물에 의한 차세대 강유전체 재료 개발

전문가 제언

○ 양전하와 음전하의 중심이 분리되어 결정체의 한쪽은 양, 다른 쪽은 음으로 대전되는 현상인 자발분극을 나타내는 부도체나 유전체의 특성이 강유전성이며, 이것은 적당한 전기장을 가해서 분극방향을 바꿀 수 있는 특성을 가지고 있다. 티탄산바륨(BaTiO3)과 로셀(Rochell)염 같은 강유전성 물질은 구조단위가 조그만 전기쌍극자로 구성되어 있다. 전기쌍극자는 단위양전하와 단위음전하의 중심이 미세한 거리로 떨어져 있는 상태이다.

 

○ 결정에서 이러한 전기쌍극자는 ‘구역(domain)이라 부르는 곳에 스스로 균일하게 배열되며, 강유전성 결정체라면 강한 외부 전기장에 의해 영구적으로 한 방향만 가질 수 있다. 만약 외부 전기장을 거꾸로 하면 강유전성의 주방향은 외부 전기장 방향에는 못 미치지만 역시 거꾸로 바뀐다. 이렇게 뒤처진 전기분극을 강자성 자기이력과 비슷한 강유전성 자기이력이라 한다. 강유전성을 띠는 물질은 특정온도 이상에서는 그 성질이 소멸되는데, 이는 열이 쌍극자들의 자발적인 정열상태를 흐트러뜨리기 때문으로 이때의 온도가 퀴리온도(Curie temperature)이다.

 

○ 강유전체(ferro electrics)는 외부의 전기장이 없어도 스스로 분극(자발분극)을 가지는 재료로 외부 전기장에 의해 분극의 방향이 바뀔 수(switching) 있는 물질이다. 주로 산화물이 많이 응용되며 티탄산바륨이 가장 대표적인 재료이다. 응용으로는 전자회로에 많이 사용되는 MLCC(Multilayer Ceramic Capacitor)를 비롯하여 가스레인지 착화기의 압전 응용 등 일상생활에 많이 사용되고 있다.

 

○ 차세대 반도체 메모리소자인 F램의 고집적화와 정보의 정확도를 획기적으로 높일 수 있는 박막이 국내의 연구진(서울대)에 의해 최근 개발되었다. BLT(비스무트 란타늄 티타늄 산화물)이라는 이 물질은 기존 F램에 사용되던 강유전체를 대체하기 위한 것으로 기존 소재와 달리 피로현상을 보이지 않는 게 장점이다. 또한 포항공대에서는 자발분극이 매우 크고 천억 회의 반복 쓰기읽기를 하여도 정보가 손상되지 않는 비휘발성 메모리소자인 F램용 박막 커패시터를 개발하였다.

저자

Sachio Horiuchi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

전기·전자

연도

2014

권(호)

65(1)

잡지명

化學工業

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

57~63

분석자

오*섭

분석물

• 유기물에 의한 차세대 강유전체 재료 개발.pdf [404,505 byte]

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