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융제법에 의한 $PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3$단결정 성장
Growth of $PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3$ Single Crystals by Flux Method

임경연    (서울대학교 무기재료공학과   ); 박찬석    (서울대학교 무기재료공학과, 서울대학교 무기재료공학과, 서울대학교 무기재료공학과  );
  • 초록

    PbMg1/3Mb2/3Oc(PMN)은 대표적인 완화형 강유전체로 완만형상전이 거동을 연구하는데 중요한 재료로 이용되고 있다. 본 연구에서는 양질의 PMN 단결정을 성장시킬수 있는 조건을 결정하고 미세구조를 관찰하고자 하였다. PMN 단결정을 융제법 중 자발핵생성법과 상단종자정법을 이용하여 성장하였다. PbO융제를 이용하여 2-5mm의 결정을 성장시켰고, MgO를 100% 이상 융제로 첨가하였을 때 PMN 결정만이 성장됨을 관찰하였다. Pbo-B2O3 융제를 이용하여 (001)면이 잘 발달한 결정을 얻을 수 있었다. PbO-B2O3 융제를 이용하여 상단종자정법에 의해 1cm이상의 큰 단결정을 성장하였다. 안정된 성장조건을 마련하기 위해서는 종자정의 회전속도와 냉각속도, 종자정의 방향 등의 변수를 최적화하기 위한 계속적인 실험이 필요하다. 박편으로 가공한 결정의 전자선 회절패턴을 통해 미소부위에서 Mg2+와 Nb5+가 1:1의 규칙배역을 하고 있음을 확인하였다.


    A perovskite relaxor ferroelectrics PMN is used as an important material to investigate the diffusive phase transition phenomena. In this study PMN single crystals were grown and the microstructure were observed. For the growth of PMN single crystals, the spontaneous nucleation technique and the TSSG technique were used. 2-5mm single crystals were grown from PbO self flux and it was observed that only PMN crystals were grown when excess MgO was added over 100% as flux. Single crystals with well developed (001) faces were obtained from PbO-B2O3 flux. single crystals larger than 1 cm were grown from PbO-B2O3 flux by TXXG technique. For higher quality crystals, optimization of the variables such as the rotation speed of seed crystal, the orientation of seed crystal, and cooling rate is needed. With grown crystals, it was confirmed by TEM diffraction pattern of thin plate crystal that the 1:1 ordering of Mg2+ and Nb5+ with small volume exists.


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