음의 열팽창계수를 가진 Sc2W3O12의 펄스레이저 박막증착

전문가 제언

○ 최근 과학기술의 발전과 더불어 소자의 열적 안정성에 대한 요구가 높아지고 있다. 음의 열팽창계수(NTE: negative thermal expansion)를 가지는 물질은 열팽창계수 조절을 가능하게 할 뿐만 아니라 거의 열팽창이 나타나지 않는(near-zero thermal expansion) 복합재료 제조에 응용할 수 있어 열응력이 크게 문제가 되는 고도의 정밀성이 요구되는 측정기기 및 광학장치의 설계 제작에 유용한 물질이다.

○ Sc2W3O12은 빛의 투과율이 우수하고 넓은 온도범위에서 음의 열팽창 특성을 보이는 물질이다. 본 연구에서는 펄스레이저증착 방식에 의하여 처음으로 Sc2W3O12 박막 제조기술을 소개하였다. 결정화를 위한 열처리 후 orthorhombic 결정구조를 보이며 이방성 음의 열팽창특성을 나타낸다. 온도범위 25∼600℃에서 -3.00x10-6/K 선형열팽창계수를 보이며 파장범위 300∼700㎚에서 85% 이상의 투과율과 내마모성이 우수한 박막이 얻어진다.

○ NTE 물질을 펄스레이저 증착이나 스퍼터링 방식으로 층간박막을 제조하여 서로 다른 이종 물질의 열팽창계수 차이에 의한 열응력을 완화시키는 연구가 진행되고 있다. 종전에 연구된 입방체 결정구조를 가지는 ZrW2O8는 100∼200℃ 사이에서 상변이가 일어나고 이로 인하여 사용온도에서 열팽창계수 바뀌는 단점이 있다. 본 연구의 Sc2W3O12 박막은 넓은 온도범위에서 안정된 열팽창 특성을 보이는 강점을 보여준다.

○ 음의 열팽창계수를 가지는 물질은 고도의 정밀성이 요구되는 산업에 필요한 재료이다. 한국은 2000년대 후반부터 미래산업으로 항공우주산업에 대한 중요성을 강조하고 있다. 가열과 냉각이 반복되는 가혹한 환경에서 사용되는 전자부품, 고도의 정밀성이 요구되는 광학장치나 측정기기 등의 설계 제작에 유용한 NTE 물질의 합성기술 및 응용연구에 대한 관심이 필요하다.

저자

Xiaobing Chen, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

42()

잡지명

Ceramics International

과학기술
표준분류

재료

페이지

8809~8814

분석자

김*태

분석물

• 음의 열팽창계수를 가진 Sc2W3O12의 펄스레이저 박막증착.pdf [472,580 byte]

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