방전플라즈마 소결에 의한 BiFeO3 다중강성 세라믹스 제조

전문가 제언

○ 한 재료나 복합재료 계에서 2개 혹은 그 이상의 강성, 즉 강유전성, 강자성, 반강자성, 강탄성 등의 고체 대칭성이 깨지는 현상이 동시에 일어나는 재료계를 다중강성 재료(multiferroic materials)라 한다. 따라서 다중강성 재료에서는 각 개별 소재가 가진 이력곡선 특성들이 결합되어 전기장에 의한 자화도 변화 또는 그 반대의 현상들이 나타난다.

 

○ 페로브스카이트 구조의 BiFeO3 재료가 다중강성을 가지고 있다는 보고가 1990년에 발표되었고, 최근에 이들 재료의 응용 가능성에 주목하고 많은 연구가 진행되고 있다. 원료를 분쇄하고 소결하는 전통적인 고상반응기술 만으로는 고온에서의 재료 분해와 Bi 증발로 인해 순수하고 치밀한 미세구조의 BiFeO3 세라믹스를 제조하기가 용이하지 않다.

 

○ 본고는 고에너지 볼밀에서 원료들을 혼합 처리하고 방전플라스마 소결(SPS) 기술로 BiFeO3 세라믹스를 합성한 새로운 시도를 소개하였다. 제조된 시료는 전통적인 소결기술로 제조한 것보다 균일하고 미세한 구조를 갖고 있으며 밀도가 증가하였고, 유전성, 강유전성, 강자성과 같은 전기？자기 특성들이 양호하였다.

 

○ 2000년대 전반에 자기장으로 조절된 전기분극의 큰 변화가 TbMnO3와 TbMn2O5에서 발견된 이후, CoCr2O4, Ni3V2O8, CuFeO2, CoCr2O4, MnWO4 등의 재료들이 연속적으로 소개되었다. 특히 이들의 응용적 가치가 주목되면서 다중강성 재료들에 대한 관심은 급속히 증가하여 미국, 유럽, 일본, 중국 등에서 많은 연구들이 발표되고 있다. 최근에는 BiFeO3 다중강성 재료의 박막 연구가 활발하다.

 

○ 한국도 2000년대 후반에 BiFeO3 세라믹스를 포함한 다중강성 재료에 대한 연구가 이루어지면서, 최근에 대학과 연구소를 통해서 학술뿐 아니라 응용을 위한 연구들이 비교적 활발히 진행되고 있다. 일반 물질이 강유전성과 강자성 중 한 성질만 띠는 것과 달리 두 가지 성질을 갖는 다중강성 재료가 차세대 메모리, 마이크로파, 자기장센서 소자 등 미래 신소재 및 소자에 활용될 것으로 기대된다.

 

저자

S.H. Song, Q.S. Zhu, L.Q. Weng, V.R. Mudinepalli

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

35()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

재료

페이지

131~138

분석자

정*생

분석물

• 방전플라즈마 소결에 의한 BiFeO3 다중강성 세라믹스 제조.pdf [463,957 byte]

이미지변환중입니다.