□연구개요 완화형 강유전 특성의 원인이 되는 격자 단위 포 내 국소 환경을 핵자기 및 전자스핀공명 스펙트럼의 비교 분석을 이용하여 해석하였고, 거시적 특성과의 상관관계를 규명하고자 하였다. □연구 목표대비 연구결과 ABO
3 구조에서 A-site 결핍이 완화형 특성에 미치는 영향을 알아보고자 무연 완화형 강유전체인 (1-x)Bi
0.5Na
0.5TiO
3-xBaTiO
3의 Na 함량을 감소 (x=0.06, 0.09, 0.13, 0.40) 시켜가며 그 특성을 분석하였고, Na 결핍률이 높을수록(Na 및 산소 결핍률이 증가할수록) 강유전체에서 완화 상태로 변하는 전이 온도가 낮아짐을 알 수 있었다. 단결정을 회전시켜가며 서로 다른 각도에서 전자스핀공명을 측정한 결과 0˚-180˚와 90˚-270˚의 공명 신호가 관측되는 자기장이 Shift 하는 것을 확인하였고 이를 비교 분석하여 결정 구조의 중심에 위치한 Ti 원자가 한쪽 방향으로 tilt 되어 있는 것을 확인하였다. 결론적으로 BNT-BT 무연 완화형 강유전체의 Na 함량 감소로 인한 A-site 결핍이 Ti의 치우침을 유도하여 일반 강유전체에서 완화 상태로 변한다는 것 을 알 수 있다. 추가적으로 실행한 투과 전자 현미경 실험을 통해 Na 결핍률이 증가할수록 마이크로에서 나노 도메인으로 분해되는 것을 확인하였다. 전이온도의 변화는 의도된 양이온 공극에 의해 유도된 응력장을 방출하도록 무작위로 배향된 결함 쌍극자의 존재의 유무와 관련 있는 것으로 이해됨으로써 최근 제안된 산소 팔면체 기움 정도가 Bi
0.5Na
0.5TiO
3-BaTiO
3의 완화 특성을 위한 필수 조건은 아니지만 stress-field-induced defect dipole의 존재가 중요함을 입증하였다. 또한 무연 완화형 강유전체(산화물)에 특정 물질 도핑을 함으로써 메모리소자로 널리 쓰이는 멀티페로익의 제작이 가능한데 메모리는 읽고 쓰는 능력이 빨라야 하므로 (현재 ns 영역이고, ps 영역으로 넘어가려면) fs(femtosecond) 영역에서 측정이 가능한 펨토초 레이저 측정이 필요하다. 펨토초 레이저 측정을 하게 되면 기존 static 측정에서 발견하였던 물리적으로 해석하기 어려운 부분의 해석들이 가능하게 되므로 추가적으로 펨토초 레이저 측정 및 분석도 병행하였다. □연구개발결과의 중요성 핵자기공명, 전자스핀공명, 시간분해능 펨토초 레이저 측정 및 분석은 시료의 미시적인 세계에서 일어나는 현상들을 이해할 수 있게 해준다. 이 방법들을 강유전체에 적용하여 완화형 강유전 특성의 원인이 되는 격자 단위 포 내 국소 환경의 특성들을 분석함으로써 거시적으로 우리가 원하는 특성의 컨트롤이 가능하게 된다. 이는 강유 전체 뿐만 아니라 각 측정에 반응하는 원소들을 포함하는 물질이라면 어떤 물질이라도 측정이 가능하므로 현상학 적인 측면의 원인규명을 가능하게 할 것이다. (출처 : 요 약 문 2p)
- 연구책임자 : 신유리미
- 주관연구기관 : 군산대학교
- 발행년도 : 20200600
- Keyword : 핵자기공명;전자스핀공명;시간분해능 MOKE;완화형 강유전체;