ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4-Cr2O3-CaCO3 바리스터 내의 결정결함과 입계특성 = Crystal Defects and Grain Boundary Properties in ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4-Cr2O3-CaCO3 Varistor

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we investigated the crystal defects and grain boundary properties in a ZZCCC (ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4-Cr2O3-CaCO3) varistor, with the liquid-phase sintering aid Zn2BiVO6 developed by our laboratory. The ZZCCC varistor sintered at 1,200℃ exhibited excellent nonlinear current-voltage characteristics (α=63), with oxygen vacancy (∙ ; 0.35 eV) as a main defect, and an apparent activation energy of 1.1 eV with an electrically single grain boundary.
Therefore, among the various additives to improve the electrical properties of ZnO varistors, if Zn2BiVO6 is used as a liquid phase sintering aid, it will be ideal to use Co for the oxygen vacancy and Ca for the electrically single grain boundary. This will allow the good properties of ZnO varistors to be maintained up to high sintering temperatures.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 ZnO에 새로운 액상 소결 첨가제(Zn2BiVO6)를 사용하여 Co, Cr, Ca 산화물을 첨가한 ZZCCC계에 대한 결정결함과 입계 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
ZZCCC 바리스터는 1200℃에서도 우수한 비선형 전류-전압 특성(비선형 계수 α=63)을 나타내었으며, 주된 결함으로 산소공공(0.35 eV)이, 입계는 전기적으로 단일 입계(1.1 eV)가 형성되었다.
이는 본 연구진에서 개발한 액상 소결 첨가제(Zn2BiVO6)를 ZnO 바리스터에 응용할 경우, 다양한 첨가제들 중 산소공공을 우선적으로 유도하는 Co와 전기적으로 단일 입계를 유도하는 Ca를 우선적으로 조합하면 보다 높은 소결 온도에까지 우수한 바리스터 특성을 유지할 수 있음을 확인한 결과이다.

참고문헌 (Reference)

1 L. M. Levinson, 65 : 639-, 1986

2 A.R. West, Springer Science and Business Media LLC 1 (1): 125-132, 1997

3 F. Greuter, 5 : 111-, 1990

4 홍연우, "소결온도가 ZnO-Co3O4-Cr2O3의 결함과 전기적 특성에 미치는 영향" 대한금속·재료학회 52 (52): 1017-1023, 2014

5 홍연우, "ZnO-Zn₂BiVO6-Mn₃O₄ 바리스터의 미세구조와 전기적 특성" 한국전기전자재료학회 31 (31): 313-319, 2018

6 홍연우, "ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4 세라믹스의 액상소결과 전기적 특성" 한국전기전자재료학회 30 (30): 74-80, 2017

7 홍연우, "ZnO-Zn2BiVO6-Co3O4 바리스터의 전류-전압 및 임피던스의 온도 특성" 한국센서학회 25 (25): 440-446, 2016

8 홍연우, "ZnO-Co₃O₄-Cr₂O₃-La₂O₃ 세라믹스의 결함과 입계 특성에 미치는CaCO₃의 영향" 한국전기전자재료학회 31 (31): 307-312, 2018

9 K. Eda, "Zinc oxide varistors" Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 5 (5): 28-30, 1989

10 David R. Clarke, "Varistor Ceramics" Wiley 82 (82): 485-502, 1999

11 Y.W. Hong, "The electrical properties of Mn3O4-doped ZnO" Elsevier BV 30 (30): 1301-1306, 2004

12 Paulo R. Bueno, "SnO2, ZnO and related polycrystalline compound semiconductors: An overview and review on the voltage-dependent resistance (non-ohmic) feature" Elsevier BV 28 (28): 505-529, 2008

13 R Einzinger, "Metal Oxide Varistors" Annual Reviews 17 (17): 299-321, 1987

14 Xuetong Zhao, "Intrinsic and extrinsic defect relaxation behavior of ZnO ceramics" AIP Publishing 111 (111): 124106-, 2012

15 Sakyo Hirose, "Effect of local electrical properties on the electrostatic discharge withstand capability of multilayered chip ZnO varistors" AIP Publishing 104 (104): 013701-, 2008

16 Tapan K. Gupta, "Application of Zinc Oxide Varistors" Wiley 73 (73): 1817-1840, 1990

17 홍연우, "Admittance Spectroscopy and Electrical Properties of Co3O4-Doped ZnO" 대한금속·재료학회 10 (10): 903-906, 2014