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요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society v.34 no.1, 1997년, pp.23 - 30   피인용횟수: 4

입계확산에 의한 반도성 $SrTiO_3$ 세라믹스의 입계구조 및 전기적 특성 변화
The Effect of Grain Boundary Diffusion on the Boundary Structure and Electrical Characteristics of Semiconductive $SrTiO_3$ Ceramics

김태균    (인하대학교 무기재료공학과   ); 조남희    (인하대학교 무기재료공학과  );
  • 초록

    SrCO3 TiO2, 그리고 Nb2O5를 출발원료로 하여 환원분위기하에서 반도성 SrTiO3 소결첼르 제조하였다. 반도성 다결정 소결체 내에서 acceptor 역할을 할 수 있는 Na과 K 이온을 입계를 따라 80 $0^{\circ}C$ ~120 $0^{\circ}C$ 온도범위에서 확산시킨 후, 열처리조건에 따른 입계의 전기적 화학적 특성을 고찰하였다. 이차열처리한 소결체의 입계에는 일정한 전기적 포텐셜장벽과 이에 상관된 전자고갈영역이 형성되어 비선형적인 전류-전압 특성을 보이고 문턱전압(threshold voltage)은 10~70V, 입계포텐셜장벽은 0.1~2eV의 크기를 나타내었다. Na과 K 이온은 입계로부터 입자내부로 확산하여 20~50 nm 깊이의 확산층을 형성하며, 이들 확산층에서 Na 또는 K과의 치환에 기인하여 Sr농도가 감소하였으며 치환에 따른 전기적 중성유지를 위하여 산소 vacancy 농도가 증가하였다.


    Semiconductive SrTiO3 ceramic bodies were prepared by conventional ceramic powder processes in-cluding sintering in a reducing atmosphere. Sodium or potassium ions were diffused from the surface of the sintered bodies into the inner region using thermal diffusion process at 800-120 $0^{\circ}C$ . The effects of such ther-mal treatments on the electrical and chemical characteristics of the grain boundaries were investigated. The presence of sodium or potassium ions at grain boundaries produces non-linear current-voltage behaviors, electrical boundary potential barriers of 0.1-0.2eV, and threshold voltages of 10-70V. The diffused ions form diffusion layers with thicknesses of 20-50nm near the grain boundaries, reducing the concentration of strontium and oxygen.


  • 주제어

    $SrTiO_3$ .   Semiconductive .   Potential barrier .   Diffusion layer.  

  • 참고문헌 (23)

    1. SrTiO₃BL capacitors:influence of additives and stoichiometry , J. Klerk;P.J.H. Sanders;L.M.Levinson(ed.);D.C.Hill(ed.) , Advances in Ceramics / v.1,pp.282-289,
    2. SrTiO₃-based boundary layer capacitor having varistor characteristics , N. Yamaoka;M. Masuyama;M. Fukui , Ceramic Bulletin / v.62,pp.698-703,
    3. Single-crystal titanates and zirconates , M. Douglas Beals;Allen M. Alper(ed.) , High Temperature Oxides / v.5,pp.99-116,
    4. Grain growth in donor-doped SrTiO₃ , C-J. Peng;Y-M Chang , J. Mater. Res. / v.5,pp.1237-1245,
    5. Microstructures of SrTiO₃internal boundary layer capacitor during and after processing and the resultant electrical properties , M. Fujimoto;W.D. Kingery , J. Am. Ceram. Soc. / v.68,pp.169-173,
    6. Electrical conductivity of reduced polycrystalline SrTiO₃and CaTiO₃doped with yttrium oxide , I. Burn;S. Neirman;N.E. Cipollini , J. Matter. Sci. Lett / v.4,pp.1152-1156,
    7. Compositional changes adjacent to grain boundaries during electrical degradation of a zinc oxide varistor , Y.M. Chiang;W.D. Kingery;L.M. Levinson , J. Appl. Phys. / v.53,pp.1765-1768,
    8. Study of boundary layer ceramic capacitors , S. Waku , N.T.T. Res. Appl. Rept. / v.16,pp.975-977,
    9. Classification and dielelctric characteristics of the boundary layer ceramic dielectrics , S. Waku;A. Nishimura;T. Murakami;A. Yamaji;T. Edahiro;M. Uchidate , Rev. Elecr. Commun. Lab. / v.19,pp.665-680,
    10. Dielectric properties of donor-doped polycrystalline SrTiO₃ , I. Burn;S. Neirman , J. Mater. Sci. / v.17,pp.3510-3524,
    11. Lincal intercept technique for measuring grain size in two-phase polycrystalline ceramics , J.C. Wurst;J.A. Nelson , J. Am. Ceram. Soc. / v.55,pp.109,
    12. The physics of zinc oxide varistors , P.R. Emtage , J. Appl. Phys. / v.48,pp.4372-4384,
    13. Capacitance-vs-voltage characteristics of ZnO varistor , K. Mukae;K. Tsuda;I. Nagasawa , J. Appl. Phys. / v.50,pp.4475-4476,
    14. The physics of metal oxide varistors , L.M. Levinson;H.R. Philipp , J. Appl. Phys. / v.46,pp.1332-1341,
    15. Microstructure and electrical properties of sodium-diffused and potassium diffused SrTiO₃barrier-layer capacitors exhibiting varistor behavior , M. Fujimoto;Y-M Chiang;A. Roshko;W.D. Kingery , J. Am. Ceram. Soc. / v.68,pp.C300-C303,
    16. SrTiO₃-based boundary layer capacitors , N. Yamaoka , Ceramic Bulletin / v.65,pp.1149-1152,
    17. Microstructure of SrTiO₃boundary layer capacitor material , P.E.C. Franken;M.P.A. Viegers;A.P. Gehring , J. Am. Ceram. Soc. / v.64,pp.687-690,
    18. Conduction mechanism of non-ohmic zinc oxide ceramics , K. Eda , J. Appl. Phys. / v.49,pp.2964-2972,
    19. Preparation and properties of TiO₂varistors , M.F. Yan;W.W. Rhodes , Appl. Phys. Lett. / v.40,pp.536-537,
    20. Sintering and varistor characteristics of ZnO-Bi₂O₃ceramics , Joe Wong , J. Appl. Phys. / v.51,pp.4453-4459,
    21. Two-layer model explaining the properties of SrTiO₃boundary layer capacitors , R. Wernicke;L.M. Levinson(ed.);D.C. Hill(ed.) , Advances in Ceramics / v.1,pp.272-281,
    22. The microstructural location of the intergranular metal oxide phase in a zinc oxide varistor , D.R. Clarke , J. Appl. Phys. / v.49,pp.2407-2411,
    23. Electron microscopy studies of a strontium titanate based boundary layer material , N. Stenton;M.P. Harmer;M.F. Yan(ed.);A.H. Heuer(ed.) , Advances in Ceramics / v.7,pp.156-165,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. 1999. "The Luminescent Properties of SrTiO$_3$ :Al, Pr Red Phosphor" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 36(5): 478~482     
    2. Park, Myung-Beom ; Kim, Chong-Don ; Heo, Hyun ; Cho, Nam-Hee 1999. "Grain Boundary Chemistry and Electrical Characteristics of Semiconducting $SrTiO_3$ Ceramics Synthesized from Surface-Coated Powders" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 36(11): 1252~1260     
    3. 2000. "Effect of Sintering Atmosphere on the Electrical and Chemical Characteristics of the Grain Boundaries of $SrTiO_3$Ceramics Prepared from Semiconducting powders" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 37(12): 1150~1158     
    4. 2001. "Effect of Sintering Atmosphere on the Electrical Characteristics of the Grain Boundaries of $SrTiO_3$Ceramics Prepared from Semiconducting Calcined-powders" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 38(4): 380~387     

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    1. 1995 "HITEM을 이용한 GaAs 기울임입계 구조 연구" 한국결정학회지 = Korean journal of crystallography 6 (2): 69~74    
    2. 1996 "GaAs 기울임입계 및 이차입계전위구조" 한국결정학회지 = Korean journal of crystallography 7 (2): 156~164    
    3. 1997 "열처리조건이 두 NASICON 조성의 소결 및 전기적특성에 미치는 영향" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 34 (7): 685~692    
    4. 1997 "기판온도 및 스퍼터가스에 따른 ZnO 박막의 우선배향성, 화학조성, 물리적특성 변화" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 34 (12): 1227~1234    
    5. 1998 "증착 후 열처리 및 표면스퍼터에 따른 ZnO 박막의 표면형상과 전기적 특성의 변화" 한국결정학회지 = Korean journal of crystallography 9 (2): 85~91    
    6. 1999 "고주파 마그네트론 스퍼터법에 의해 제조된 Yttrium Iron Garnet 박막의 미세구조 및 자기적 특성" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 36 (3): 293~300    
    7. 1999 "표면 코팅된 분말을 이용하여 제조된 반도성 $SrTiO_3$ 소결체의 입계화학과 전기적 특성" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 36 (11): 1252~1260    
    8. 1999 "알칼리 금속 이온의 입계확산에 따른 $(SrCa)TiO_3$ 소결체의 입계구조 및 전기적 특성" 韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST 2 (1): 183~193    
    9. 2000 "표면 코팅된 분말을 이용하여 제조된 반도성 $BaTiO_3$ 소결체의 입계 화학 및 전기적 특성" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 37 (4): 338~344    
    10. 2000 "${La_{1-x}}{Sr_x}{MnO_{3-{\delta}}}$(0.19$\leq$x$\leq$0.31) 박막의 결정구조 및 전기전도 특성" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 10 (6): 437~444    

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