(Ba0.6-xSr0.4Cax)TiO3 세라믹스의 유전특성에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 (Ba0.6-xSr0.4Cax)TiO3(x = 0.1, 0.15, 0.2) 세라믹스를 일반소성법을 이용하여 1300～1500℃의 소결온도로 제조하여, 조성비 및 소결온도에 따른 구조적 특성과 인가전압 및 주파수에 따른 유전특성을 조사하였으며, 위상 배열 안테나로의 응용 가능성을 고찰하였다.
Ca 조성이 증가함에 따라 BSCT 시편의 큐리온도는 감소하였으며, 상온에서 상유전상의 특성을 나타내었다. 1350℃이상에서 소결된 모든 시편은 2차상 및 미반응 물질이 없는 다결정성 상유전상을 나타내었으며, 이론밀도의 96%이상의 소결밀도를 나타내었다.
소결온도의 증가에 따라 시편의 평균결정립의 크기는 증가하였으며, 1450℃에서 소결한 BSCT(45/40/15) 시편에서 평균결정립의 크기는 13.86㎛였다. BSCT 세라믹스의 평균결정립과 소결밀도는 Ca의 조성변화에는 의존하지 않았으며, 모든 시편의 비저항은 1013Ω-㎝ 이하였다. 저주파 대역의 경우, 소결온도의 증가 및 Ca 조성비가 감소함에 따라 시편의 유전율은 증가하였으며, 1450℃ 에서 소결한 BSCT(50/40/10) 시편은 유전율 3000, 유전손실은 1%미만이었다. 600㎒이상의 고주파의 경우, 유전율은 인가전압이 증가함에 따라 비선형적으로 감소하였으며, 특히 주파수 증가에 따라서는 유전분산특성을 나타내어 급격히 감소하였다. 1450℃에서 소결한 BSCT(45/40/15) 조성의 시편의 유전율은 9.5(at 600㎒), 유전손실은 1%, 튜너빌리티는 7%였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the (Ba0.6-xSr0.4Cax)TiO3 ceramics (x=0.1, 0.15, 0.2) were prepared using the conventional mixed oxide method at sintering temperatures between 1300℃ and 1500℃. The structural properties depending on the composition ratio and the sintering temperature of the specimens and the dielectric properties depending on the applied voltage and the frequency were investigated. The possibility of application for the phased array antennas were considered. As the amount of Ca increased, the Curie temperature of BSCT specimen decreased and the characteristic of paraelectric phase was shown at room temperature. All specimen sintered at over 1350℃ showed a polycrystalline paraelectric phase without second phase and any unreacted material. Sintering density of the specimens were over 96% of the theoretical density. As the sintering temperature increased, the average grain size of the specimen decreased. The grain size of BSCT(45/40/15) specimen sintered at 1450℃ was 13.86㎛. The average grain size and the sintered density was independent of the amount of Ca and the resistivity of the specimen was below 1013Ω-㎝. In the low frequency region, increasing the sintering temperature and decresing the Ca amount the permittivity of the specimen was decreased. In the BSCT(50/40/10) specimen sintered at 1450℃, the permittivity was 3000 and the dielectric loss was less than 1%. In the high frequency region of 600㎒～1㎓, the permittivity was nonlinearly decreased with applied voltage and it was rapidly decreased with frequency. In the BSCT(45/40/15) specimen sintered at 1450℃, permittivity, dielectric loss and tunability were 9.5(600㎒), 1%, 7%, respectively.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 제 2장 이론 3
• 2.1 (Ba,Sr)TiO3[BST] 세라믹스의 구조 3
• 2.2 위상배열 안테나 6
• 2.3 강유전체 렌즈를 이용한 위상 배열 안테나 7
• 제 3장 실 험 11
• 3.1 시편의 제조 11
• 3.2 구조적 특성 14
• 3.3 유전 특성 15
• 제 4장 결과 및 고찰 17
• 4.1 BSCT 분말의 시차열 분석 및 열중량 분석 17
• 4.2 시편의 조성 및 소결온도 변화에 따른 BSCT 분말의 X-선 회절모양 19
• 4.3 소결온도 변화에 따른 BSCT 세라믹스의 미세구조 23
• 4.4 BSCT 시편의 상대밀도 특성 2 7
• 4.5 BSCT 세라믹스의 유전특성 30
• 제 5장 결론 42
• 참고문헌 44