소개글
"강유전체 합성과 상전이 결과"에 대한 내용입니다.
목차
1. BaTiO3의 구조 분석과 상전이 온도 측정
1.1. XRD를 이용한 BaTiO3 구조 분석
1.1.1. BaTiO3 합성 과정
1.1.2. XRD 분석 결과 및 고찰
1.2. DSC를 이용한 상전이 온도 측정
1.2.1. DSC 분석 결과 및 고찰
1.3. 결론
2. BaTiO3의 제작과 평가
2.1. BaTiO3의 이론적 배경
2.1.1. BaTiO3의 결정구조와 상전이
2.1.2. BaTiO3의 전기적 특성
2.2. BaTiO3 제작 공정
2.2.1. 배합 계산 및 혼합
2.2.2. 하소 및 분쇄
2.2.3. 성형 및 소결
2.3. BaTiO3의 특성 평가
2.3.1. XRD 분석 결과
2.3.2. 전기적 특성 평가
3. 참고 문헌
본문내용
1. BaTiO3의 구조 분석과 상전이 온도 측정
1.1. XRD를 이용한 BaTiO3 구조 분석
1.1.1. BaTiO3 합성 과정
BaTiO3 합성 과정은 다음과 같다. BaTiO3 1g을 합성하기 위해서는 BaCO3 508.4 mg과 TiO2 207.4 mg을 사용한다. 이들 물질을 계량한 후 에탄올과 혼합하여 120RPM으로 24시간 동안 지르코니아볼(3-5mm)을 넣어 혼합한다. 이후 1차 건조는 90도에서 1시간 동안, 2차 건조는 90도에서 24시간 동안 수행한다. 그리고 Muffle furnace에서 600도로 1시간 동안 하소를 진행한다. 하소 후에는 유발기를 이용하여 분쇄를 수행한다. 이렇게 제조된 BaTiO3 분말은 후속 공정을 위해 사용된다.
1.1.2. XRD 분석 결과 및 고찰
XRD 분석 결과 및 고찰은 다음과 같다.
XRD 분석 결과를 보면, BaTiO3의 회절 피크가 cubic 구조에 해당하는 것을 알 수 있다. 실험에서 합성한 BaTiO3는 1100°C에서 24시간 동안 반응시킨 후 얻은 것으로, 이 온도 조건에서 cubic 구조가 안정적인 것으로 나타났다. 각 회절 피크의 위치와 상대적인 강도를 통해 측정한 결정면(hkl) 및 격자상수(a) 등의 결정학적 정보를 확인할 수 있었다.
구체적으로, 2θ 값이 31.61°인 피크는 (110) 면에 해당하며 가장 강한 회절 강도를 보였다. 이어서 (200), (211) 면 등에 해당하는 피크들이 관찰되었고, 이들의 2θ 값과 격자상수 a는 문헌값과 잘 일치하였다. 이를 통해 실험에서 합성한 BaTiO3 시료가 cubic 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
XRD 분석 결과는 BaTiO3의 결정구조가 온도에 따라 변화한다는 이론적 배경과도 잘 부합한다. 1100°C의 높은 온도 조건에서는 cubic 구조가 안정하지만, 온도가 낮아지면 tetragonal, orthorhombic 등 다양한 결정구조로 상전이가 일어나게 된다. 따라서 XRD 분석을 통해 BaTiO3의 결정구조와 상전이 현상을 체계적으로 이해할 수 있다.
1.2. DSC를 이용한 상전이 온도 측정
1.2.1. DSC 분석 결과 및 고찰
DSC 분석 결과에 따르면, 시료의 온도가 증가함에 따라 흡열 peak가 관찰되었다. 이는 BaTiO3의 결정구조가 cubic 구조에서 tetragonal 구조로 상전이가 일어났기 때문이다. 일정한 속도로 온도를 올렸을 때, 124.78℃에서 BaTiO3가 tetragonal 구조에서 cubic 구조로 변화하는 상전이가 발생하였다. 이 온도는 BaTiO3의 강유전성이 사라지는 큐리온도에 해당한다. 즉, 124.78℃를 기준으로 그 이하에...
참고 자료
이형직. 『실용 X선 회절분석』,서울: 피어슨 에듀케이션 코리아, 2000, pp.24-32
박영철, "XRD 피크 면적을 이용한 탄산칼슘 결정 형태의 정량분석." Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK), 60.4 ,2022, pp.564-573.
박정웅, 태양전지 효율향상을 위한 강유전체의 연구동향 , 공업화학전망, 24.1 ,2021, pp.3-13
