Ni 전극을 사용하는 BaTiO3계 내환원성 X7R 조성에서 Er2O3 첨가가 유전특성에 미치는 영향에 대하여 환원성 분위기에서 연구하였다. MnO2-MgO가 첨가된 내환원조성에서 첨가량이 조절된 Er2O3의 복합첨가로 유전율의 온도안정성이 향상되어 X7R 규격을 만족시켰으며 2,970 이상의 상온 유전상수와 1.0% 이하의 유전손실율이 관찰되었다. Er2O3가 3.0 mol% 이상으로 과량 첨가되었을 경우 유전체의 온도특성은 향상되었으나 상온 유전상수가 현저히 감소하였다. 다른 첨가조성(1.5 mol% Er2O32.0 mol% MgO)이 고정될 때 TCC곡선은 MnO2첨가량이 증가함에 따라 시계방향으로 회전하였으며, 온도안정성을 향상시켰다.

(Zr(sub)0.8Sn(sub)0.2)TiO4세라믹스와 소결조제로서 (B2O3.Li2O)의 첨가에 따른 마이크로파 유전특성 및 미세구조에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 1.0 mol.% Sb2O(sub)5를 첨가하고 1300˚C에서 5시간 소결한 (Zr(sub)0.8Sn(sub)0.2)TiO4세라믹스의 경우 (B2O3.Li2O)첨가량 증가에 따라 치밀화 및 결정립 성장에 의해 유전상수와 Q.f값은 증가하여 첨가량이 0.35wt.%에서 최대값인 38과 59,000을 각각 나타내었으며, 0.50wt.% 이상 첨가한 경우에서는 제 2상의 생성으로 인하여 감소하였다. 1.0 mol% Sb2O(sub)5와 0.35wt.% (B2O3.Li2O)를 첨가한 (Zr(sub)0.8Sn(sub)0.2)TiO4세라믹스를 1250˚C와 1350˚C에서 5시간 소결한 경우에는 각각 미반응 TiO2의 존재와 과대입자성장에 의한 결정립내기공의 생성으로 인하여 마이크로파 유전특성은 저하되었다.

초미립 BaTiO3분말을 출발물질로 하고 La3+을 0~2 mol% 첨가하여 1200~1400˚C에서 소결하였을 때 La3+을 첨가하지 않고 1350˚C 이상에서 소결한 경우를 제외하고는 모두 110~240 nm의 평균입경을 갖는 초미립의 La3+-doped BaTiO3소결체를 얻을 수 있었다. 이 때, 평균입경이 240 nm에서 110 nm로 감소함에 따라 정방정비 (c/a), 90˚ 분역의 부피분율, 상온 비유전율, 상전이온도(TC)에서의 최대 비유전율, TC 에서의 상전이 완만화도 등은 모두 감소하였다. 이와 같은 유전특성의 입경 의존성은 평균입경 감소에 따른 90˚ 분역 생성의 억제 및 그에 따른 내부응력의 영향으로 해석하였다.

CuO 및 C얘의 첨가가 BiNbO4 세라믹스의 고주파 유전특성에 미치는 영향을 조사하였다. CdO 첨가량이 증가함에 따라 소결밀도 및 품질계수는 감소하였고 소결온도가 증가하면 유전상수 및 품질계수는 증가하였다. BiNbO4에 CuO 및 CdO를 각각 0.03wt% 첨가한 시편을 960˚C에서 소결시 유전율 41.2, 품질계수(Q×f0) 6,500(at 5.6GHz), 공진주파수 온도계수 3ppm˚C의 우수한 고주파 유전특성을 얻을 수 있었다.

BaO.Nd2O3.4TiO2세라믹스에서 Bi 치환위치 및 Bi 치환 량에 따른 상, 미세구조, 마이크로파 유전특성 등을 조사하였다. BaO.Nd2O3.4TiO2 세라믹스의 Nd 치환되어 BaO.(Nd1-xBix)2O3.4TiO2고용체 (0≤x≤0.2)를 형성하였다. BaO.(Nd1-xBix)2O3.4TiO2에서 Bi 치환 량이 x=0에서 x=0.2까지 증가됨에 따라 입자크기가 계속 증가하였으며, 유전상수는 84에서 108까지 계속 증가하였고, 공진 주파수의 온도계수는 44 ppm˚C에서 -30ppm˚C로 계속 감소하였다. BaO.(Nd1-xBix)2O3.4TiO2조성에서 Bi 치환 량이 x=0.04에서 0.08사이일 때 가장 양호한 마이크로파 유전특성이 얻어졌으며 이 때의 유전상수 (εr)는 89~92, Q, f는 5855-6091 GHz, 그리고 공진 주파수의 온도계수 (τf)는 -7.7-7.5 ppm/˚C이었다.

플라즈마 화학기상증착법에 의해 증착된 저유전율 SiOF박막의 물성 안정화를 위하여 증착후 N2O플라즈마로 열처리함으로써 그 특성을 평가하였다. SiOF박막은 대기방치 및 열처리에 불안정한 성질을 가진다. SiOF 박막은 박막내의 F-Si-F 결합의 존재 때문에 흡습현상이 발생하며, 박막내의 F함량이 증가함에 따라 수분 흡수가 증가한다. 또한 열처리를 거치면서 F이 탈착되어 박막내의 F함량이 감소한다. N2O플라즈마 열처리는 표면에 얇은 SiON층을 형성시킴으로써 박막을 안정화시키는데 효과적이었다. 그러나 장시간의 N/sun 2/O플라즈마 열처리는 유전율을 크게 증가시킨다. 따라서 N2O플라즈마 열처리에 의한 유전율의 증가없이 물성을 안정화 시키기 위해서는, 대기방치나 열처리에 의한 안정화 효과를 유지하면서 N2O플라즈마 열처리에 의한 유전율의 증가를 최소화시킬 수 있는 공정의 확립이 필요하다.

저유전율 층간절연물질인 불소첨가 SiO2박막을 ECR(electron cyclotron resonance) Plasma chemical vapor deposition 법으로 성막하였다. SiOF박막의 증착은 SiF4/O2의 가스유량비를 변수로하여 0.2에서 1.6까지 변화시켜 증착하였고, 이때 마이크로파 전력은 700W, 기판온도는 300˚C에서 행하였다. 증착된 SiOF박막의 흡습특성을 알아보기 위하여 Fourier transformed infrared spectroscopy(FTIR)을 이용하여 분석한 결과, 가스유량비 (SiF4O2)가 0.2 에서 1.6으로 증가하였을 때 Si-Ostretching피크의 위치는 1072cm-1 /에서 1088cm-1 /로 증가하였으며, Si-F2피크는 가스유량비가 1.0이상에서 나타나기 시작하였다. 또한 가스유량비가 0.2에서 0.8까지 변화하여 증착한 시편은 Si-OH 피크가 관찰되지 않았지만 가스유량비가 1.0이상(11.8at.% F함유)의 시편의 경우 Si-OH 피크가 관찰되어 내흡습성이 저하되고 있음을 확인할 수 있었다.

Nd치환이 Ag의 용융점 이하인 940˚C에서 소결한 Bi1-xNdxNbO4세라믹스의 소결거동과 마이크로파 유전특성에 미치는 영향을 연구하였다. Nd치환량(x)이 증가함에 따라 사방점에서 삼사정으로 변하는 양이 증가하였고 결정립의 크기, 겉보기밀도, 유전상수는 감소하였다. Qxf0값은 Nd 치환량이 0.025mole 이하의 경우 큰 변화가 없으나, 그 이상에서는 증가하여 0.1mol일 때 최고값을 보이고 다시 급격히 감소하였다. TCF값은 Nd치환량이 증가할수록(+)방향으로 증가하였다. 가장 우수한 마이크로파 유전특성은 Nd 치환량이 0.025mole일 때 얻어졌으며, 이때 유전상수는 43.7, Qxf/ sub 0/값은 11,046GHz, TCF값은 -1.82ppm/˚C이었다.

페르브스카이트 구조를 갖는 CaTiO3-La(Zn12/Ti12)O3계에서 소결 온도와 소결 시간의 증가에 따른 ZnO의 휘발과 이에 따른 고주파 유전 특성에 대하여 조사하였다. 시편 내부를 WDS 분석한 결과 위치에 따른 ZnO의 농도차를 관찰할 수 있었고, 시편의 두께를 달리하여 QxfO 값을 조사한 결과 ZnO가 많이 휘발된 가장자리에서 더 높은 QxfO 값을 얻을 수 있었다. 0.535CaTiO3-0. 465La(Zn12/Ti12/)O3몰비로 1550˚C, 2시간동안 합성한 결과 소결 밀도 5.31g/㎤, 유전율 50, Qxf034,000, 온도계수 +8ppm/˚C의 고주파 유전 특성을 갖는 소결체를 얻을 수 있었다.

CuO의 첨가가 BiNbO4 세라믹스의 마이크로파 유전특성과 소결거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. CuO의 첨가량이 증가함에 따라 액상의 생성에 의해 소결성이 증가하여 시편의 밀도는 증가하며 유전상수는 소결온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. Qxfo값은 CuO 첨가량이 0.065wt%이고 소결온도가 940˚C일 때 최대값을 나타내며 그 이상 CuO 첨가량을 증가하였다. 소결온도 920˚C-960˚C, 소결시간 2시간일 때의 고주파 유전특성으로는 유전상수가 43.6, Qxfo값이 13,200 이상, τf =-14.36ppm/˚C을 얻었다.

Pb(In1/2Nb1/2)O3 (PIN)세라믹스에서 Pb+2이온 대신에 Ca+2, Sr+2, Ba+2 이온을 부분적으로 치환하여 상합성 과정 및 유전특성을 조사하였다. 페로브스카이트 PIN을 얻기위한 최적조건을 도출하기위하여 하소, 치환 이온의 종류 및 그량, 소결민돌, 유전특성의 관점에서 관찰하였다. 페로브로스카이트 PIN상을 합성하기 위해서는 Ba+2이온의 치환이 가장 효과적이었다.

(Pb0.63Ca0.37)ZrO3 세라믹에 MgO와 SrO를 첨가하여 Ca를 Mg와 Sr 이온으로 치환하였을 때의 고주파 유전특성에 대해 연구하였다. Ca 이온의 일부를 Mg 이온으로 치환시킨 경우에는 A-O결합에 의한 분극의 증가로 인하여 유전상수는 직선적으로 증가하지만 품질계수는 감소한다. 또한 Ca 이온을 Sr 이온으로 치환시킨 경우에는 결합길이의 증가로 인해 분극이 감소되어 유전상수와 품질계수가 감소한다. 고주파용 유전재료의 설계에 있어서 관용인자와 이온결합성의 평가가 중요하다.

BaO, SrCI2.6H2O 그리고 Ti(OPri)4를 출발 원료로 사용하여 균일한 BaxSr1-xTiO3(BST) 솔을 합성하였고, BST 박막을 회전 코팅 법으로 Si 및 Pt/Ti/SiO2/Si 기판위에 제조하였다. 적외선 및 NMR 스펙트럼 분석으로 킬레이션 조제로 사용한 acetylacetone(AcAc)이 엔올 형태로 Ti-알콕사이드와 결합하여 솔 안정화에 기여함을 확인하였다. Xedrogel에 대한 DT/TGA 및 적외선 스펙트럼 결과로부터 페로브스카이트 상생성이 600˚C 이상에서 이루어짐을 관찰하였다. 700˚C에서 열처리한 박마은 -300(10 KHz)의 상대유전율을 나타내었고, 결정립의 저항 및 입계의 병렬 RC 성분으로 등가회로를 구성할 수 있었다.

이동통신용 고주파 표면탄성파(SAW) 필터를 36˚Y-X LiTaO3압전기판과 IIDT 전극구조를 이용하여 제작하였다. 제작한 SAW 필터의 중심주파수는 주파수 응답 특성 측정 결과 설계한 중심주파수보다 낮아짐이 관찰되었다. 이러한 단점을 보완하고 미세한 주파수의 조절을 가능하게 하기 위해 SiNx 유전박막을 보호막으로 증착하여 이에 따른 주파수 특성 변화를 관찰하였다. SAW파장에 대한 SiNx 유전 박막의 두께비를 증가시킬수록 SAW 진행 속도가 증가하여, 제조한 필터의 중심주파수를 높게 이동시킬 수 있었다. 그러나 유전박막의 두께가 증가할수록 필터의 삽입손실이 증가하는 문제점이 존재하였다.

열산화 및 PECVD법으로 p-type(100)Si wafer위에 Ta2O5, 박막을 형성한 후 이들 박막의 전기적 특성과 박막응력 상호간의 관계를 연구하였다 열산화 시편의 경우 dc magnetron sputtering법으로 Ta을 증착시킨 후에 산화온도와 시간을 변수로 열산화시켜 박막을 형성시켰으며 PECVD 시편의 경우 RF power density를 변화시켜가면서 박막을 형성시켰다. 이들 박막의 전기적 특성과 박막응력을 조사하여 전기적 특성과 박막응력 상호간의 관계를 조사한 결과 열산화 박막의 경우 누설전류와 박막응력은 독립적인데 반해 PECVD 박막의 경우 박막응력의 절대값은 누설전류가 증가함에 따라 증가하였다.