Grain-growth behavior in the 95Na1/2Bi1/2TiO3-5BaTiO3 (mole fraction, NBT-5BT) system has been investigated with the addition of Na2CO3. When Na2CO3 is added to NBT-5BT, the growth rate is higher than desired and grains are already impinging each other during the initial stage of sintering. The grain size decreases as the sintering temperature increases. With the addition of Na2CO3, a liquid phase infiltrates the interfaces between grains during sintering. The interface structure can be changed to be more faceted and the interface migration rate can increase due to fast material transport through the liquid phase. As the sintering temperature increases, the impingement of abnormal grains increases because the number of abnormal grains increases. Therefore, the average grain size of abnormal grains can be decreased as the temperature increases. The phenomenon can provide evidence that grain coarsening in NBT-5BT with addition of Na2CO3 is governed by the growth of facet planes, which would occur via mixed control.

목 적: 화학수송법으로 성장시킨 Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정의 광학적 에너지 띠 간격 energy band gap의 온도의존성을 규명하고, 이로부터 기초적 열역학 함수를 추정고자 한다. 방 법: gallium(99.9999 %, 2 mol), selenium(99.9999 %, 3 mol), cobalt(99.99 %, 0.1 mol %) 그리고 수송물질로 iodine(99.99 %, 6 mg/cm3)을 함께 석영관에 넣고 내부를 5×10-6 torr로 유지하면서 봉입하여 성장용 ampoule을 만들었다. 성장용 ampoule을 2단 전기로의 중앙에 위치시키고, 결정 성장측의 잔류불순 물을 깨끗이 제거한 후, 시료 출발측을 890 ℃, 성장측을 780 ℃로 6일간 유지하여 단결정을 성장시켰다. 기초 흡수단 부근에서 에너지 띠 간격의 온도의존성을 구하기 위하여 저온장치(Air Products, SH-4)가 부 착된 UV-VIS-NIR spectrophotometer(Hitachi, U-3501)를 사용하여 광흡수 스펙트럼을 측정하였다. 결과 및 고찰: Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정들의 광흡수 스펙트럼은 순수한 Ga2Se3 단결정의 경우 570 nm영역에서, Ga2Se3 : Co2+ 단결정의 경우 594 nm영역에서 광흡수가 급격히 증가하여 cobalt를 첨가한 단 결정의 기초 흡수단이 장파장 측으로 이동됨을 볼 수 있었다. 또한 에너지 띠 간격의 온도의존성은 Varshni 가 제안한 실험식으로부터 구하였다. 결 론: 성장된 단결정의 구조는 cubic구조이었고, 이들의 격자상수 값은 Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정 들에 대하여 각각 a = 5.442 Å, a = 5.672 Å이었다. 광흡수 스펙트럼으로부터 구한 optical energy band gap(Eg)의 band구조는 직접 전이형이었고, 에너지 띠 간격의 온도의존성은 Varshni방정식이 잘 적용되었 다. 이때 구한 상수 값은 Ga2Se3 단결정의 경우 Eg(0) = 2.177 eV, α= 7.8×10-4eV/K, β= 378 K로 주어 지고, Ga2Se3 : Co2+단결정의 경우 Eg(0) = 2.089 eV, α= 1.20×10-3 eV/K, β= 349 K로 주어졌다. 이들 값 으로부터 구한 에너지 띠 간격의 온도의존성으로부터 열역학 함수인 entropy(SCV), heat capacity(CCV), enthalpy(HCV) 값을 추정할 수 있었다.

본 논문은 Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+) 단결정과 CaAlSiN3:Eu2+(CASN) 형광체에 관하여 연구하였다. 단결정은 floating zone법을 통해 성장시켰다. XRD 측정결과 JCPDS Card(#73-1370)에 상응하며 공간군 la-3d(230)에 속해있고 Cubic 구조로 된 것을 확인할 수 있었다. 단결정의 PL은 550 nm의 발광피크와 반치폭이 71 nm인 넓은 스펙트럼을 나 타냈고 PLE는 350 nm와 460 nm의 피크값을 나타냈다. CASN 분말의 PL은 604 nm, PLE는 460 nm의 피크값을 나타 냈다. CASN을 YAG:Ce3+ 단결정에 코팅하고 blue LED에 적용 후 측정한 결과, 측정한 PL 스펙트럼에서 CASN의 농도 증가에 따라 red shift 현상이 증가함을 알 수 있다. 연색성 또한 YAG:Ce3+ 단결정에서의 Ra는 67, CASN 10 wt%에서 는 78로 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

목 적: Iodine을 수송매체로 사용한 화학수송법으로 성장시킨 CdS, CdS : Co2+ 및 CdS : Er3+단결정의 광학적 특성연구를 하였다. 방 법: CdS, CdS : Co 및 CdS : Er 단결정을 성장시키기 위하여 고순도(99.9999 %)의 cadmium, sulfur 를 mole비로 칭량하고 수송물질로 iodine(순도 99.99%)을 함께 준비된 석영관 안에 넣고, 석영관 내부의 진 공을 5×10-6torr로 유지하면서 봉입하여 성장용 ampoule을 만들었다. 단결정을 성장시키기 위하여 시료 출발 측을 900 ℃, 성장 측을 700 ℃로 하여 7일간 성장시켰다. 성장된 단결정에서 iodine 을 제거하기 위하여 출발 측의 전원을 차단하고 성장 측의 온도를 250℃에서 10 시간동안 유지하여 전원을 끊고 실온까지 서냉하여, CdS, CdS : Co 및 CdS : Er단결정을 성장시켰다. 성장된 단결정의 결정구조는 X-ray diffractometer를 사용하여 X선 회절선을 측정하였고, 광흡수 특성은 UV-VIS-NIR spectrophotometer 로 측정하였다. 결과 및 고찰: XRD로 측정한 X선 회절무늬 peak 해석으로부터 구한 CdS 및 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며 CdS : Er3+(2mole%) 단결정은 hexagonal 구조였다. 에너지 띠 간격은 직접 전이형 밴드구조를 나타냈다. 결 론: 성장된 CdS 및 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 결정구조는 defect chalcopyrite 구조이었으며, 격자 상수는 CdS 단결정의 경우 a = 4.139Å, c = 6.716Å이였고, 불순물로 cobalt를 첨가한 CdS : Co2+(2mole%) 단결정의 경우 a = 4.141Å, c = 6.720Å이였으며, 또한 erbium을 첨가한 CdS : Er3+(2mole%) 단결정의 구조 는 hexagonal 구조이었으며, 격자상수는 a = 4.135Å, b = 4.135Å, c = 6.706Å이었다. 298K에서 순수한 CdS 단결정의 에너지 띠 간격은 2.422e V이었고, 불순물로 전이금속인 cobalt(2mole%) 첨가할 때 에너지 띠 간격은 2.331e V, 또한 희토류금속인 erbium(2mole%) 첨가한 경우 에너지 띠 간격은 2.230e V 이었다.

Tungsten bronze structure Sr1-xBaxNb2O6 (SBN) single crystals were grown primarily using the Czochralski method, in which several difficulties were encountered: striation formation and diameter control. Striation formation occurred mainly because of crystal rotation in an asymmetric thermal field and unsteady melt convection driven by thermal buoyancy forces. To optimize the growth conditions, bulk SBN crystals were grown in a furnace with resistance heating elements. The zone of O2 atmosphere for crystal growth is 9.0 cm and the difference of temperature between the melt and the top is 70˚C. According to the growth conditions of the rotation rate, grown SBN became either polycrystalline or composed of single crystals. In the case of as-grown Sr1-xBaxNb2O6 (x = 0.4; 60SBN) single crystals, the color of the crystals was transparent yellowish and the growth axis was the c-axis. The facets of the crystals were of various shapes. The length and diameter of the single crystals was 50~70 mm and 5~10 mm, respectively. Tungsten bronze SBN growth is affected by the temperature profile and the atmosphere of the growing zone. The thermal expansion coefficients on heating and on cooling of the grown SBN single crystals were not matched. These coefficients were thought to influence the phase transition phenomena of SBN.

The dielectric properties and phase transformation of poled <001>-oriented Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x%PbTiO3(PMN-x%PT) single crystals with compositions of x=20, 30, and 35mole% are investigated for orientations both parallel andperpendicular to the [001] poling direction. An electric-field-induced monoclinic phase was observed for the initial poled PMN-30PT and PMN-35PT samples by means of high-resolution synchrotron x-ray diffraction. The monoclinic phase appears from−25oC to 100oC and from −25oC to 80oC for the PMN-30PT and PMN-35PT samples, respectively. The dielectric constant (ε)-temperature (T) characteristics above the Curie temperature were found to be described by the equation(1/ε−1/εm)1/n=(T−Tm)/C, where εm is the maximum dielectric constant and Tm is the temperature giving εm, and n and C are constants that changewith the composition. The value of n was found to be 1.82 and 1.38 for 20PT and 35PT, respectively. The results of meshscans and the temperature-dependence of the dielectric constant demonstrate that the initial monoclinic phase changes to a singledomain tetragonal phase and a to paraelectric cubic phase. In the ferroelectric tetragonal phase with a single domain state, thedielectric constant measured perpendicular to the poling direction was dramatically higher than that measured in the paralleldirection. A large dielectric constant implies easier polarization rotation away from the polar axis. This enhancement is believedto be related to dielectric softening close to the morphotropic phase boundary.

The structure and dielectric properties of poled<001>-oriented 0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3 (PMN-0.3PT) crystals have been investigated for orientations both parallel and perpendicular to the [001] poling direction. An electric field induced monoclinic phase was observed for the initial poled sample. The phase remained stable after the field was removed. A quite different temperature dependence of dielectric constant has been observed between heating and cooling due to an irreversible phase transformation. The results of mesh scans and temperature dependence of the dielectric constant demonstrate that the initial monoclinic phase changes to a single domain tetragonal phase at 370K and to a paraelectric cubic phase at 405K upon heating. However, upon subsequent cooling from the unpoled state, the cubic phase changes to a poly domain tetragonal phase and to a rhombohedral phase. In the ferroelectric tetragonal phase with a single domain state, the dielectric constant measured perpendicular to the poling direction was dramatically higher than that of the parallel direction. A large dielectric constant implies easier polarization rotation away from the polar axis. This enhancement is believed to be related to dielectric softening close to the morphotropic phase boundary and at the phase transition temperature.

The domain structures of annealed (001)-oriented Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x%PbTiO3 (PMN-x%PT) crystals for x = 10, 20, 30, 35, and 40 at% were investigated by Polarized Optical Microscopy (POM) and Scanning Force Microscopy (SFM) in the piezoresponse mode. Both Polar Nano-Domains (PND) and long strip-like domains were clearly observed. The results also showed how the domain structure changed between phases with an increasing x in the PMN-x%PT crystals and the domain hierarchy on various length scales ranging from 40 nm to 0.1 mm. Distorted pseudo-cubic phase (x< 20%) consisted of PNDs that did not self-assemble into macro-domain plates. The rhombohedral phase (x = 30%) consisted of PNDs that began to self-assemble into colonies along preferred 110 planes. The monoclinic phase (x = 35%) consisted of miniature polar domains on the nm scale, whereas, the tetragonal phase (x = 40%) consisted of 001 oriented lamella domains on the mm scale that had internal nano-scale heterogeneities, which self-assembled into macro-domain plates oriented along 001 the mm scale.

근사단결정 다이아몬드막 성장시 입자의 정렬을 개선하기 위한 집합조직성장의 2단계 성장방법을 제안하였다. 메탄조성 4%, 기판온도 850˚C 조건에서 (100) Si 기판에 - 200V 바이어스를 인가하여 20분동안 전처리 하였다. 처리한 기판을 2%[CH4], 기판온도 810˚C에서 2~35시간동안<100> 집합조직을 지니도록 1단계로 성장시켰다. 이 시편의 성장표면을 평탄화하기 위하여 (100) 면이 성장하도록 2% [CH4], 기판온도 850˚C 조건에서 2단계 성장시켰다. 1단계 성장시간에 따른 다이아몬드막의 배열정도를 111 X-ray pole figure의 반가폭 변화를 통해 관찰하였다. 1단계 성장 후 입자정렬은 막의 두께가 증가할수록 개선되었다. 그러나<100> 집합조직의 표면조직은 피라미드 형태의 굴곡을 피할 수 없었다. 2단계 성장시 (100) 면의 성장으로 인해 막의 표면은 평탄화되었으며, 이때 입자의 정렬은 1단계 성장시간에 크게 의존하였다.

수평자장을 건 Czochralski(HMCZ) 방법으로 자장강도(B)와 도가니 회전속도(C)가 실리콘 단결정의 산소편석에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. B=2, 3, 4kG와 C=4-15rpm에서<100> 방향으로 성장시킨 57mm 직경의 단결정들 내의 산소분포는 대체로 축을 따라서 불균일하였고 톱니모양을 나타내었다. 종래의 CZ 방법과 비교할 때, 이러한 산소분포의 불균일성은 위 강도의 수평자장이 결정성장계면으로의 산소전달에 불안정한 요소로 작용했음을 나타낸다고 볼 수 있다. 반면에 C의 증가는 산소분포의 불균일성의 약화와 산소농도의 전반적인 증가를 유도하였다. 이 결과를 토대로 B=2kG에서 27-36ppma인 산소분포를 가진 단결정이 프로그램된 C에 의해서 얻어졌다. 소자제조공정을 모의한 열처리 과정에서 HMCZ 실리콘의 산소석출은 종래의 CZ 실리콘의 산소석출에 비해서 상대적으로 불균일하였고, as-grown 상태에서의 고르지 못한 HMCZ 실리콘의 산소분포가 주요 원인임이 밝혀졌다.

LiF(Mg, Cu, P) 단결정의 미시적 이완매개변수와 유전손실 등을 구하기 위하여 TSD glow곡선을 측정하고, 측정된 glow곡선을 초기상승법, 가열율법 및 전면적법으로 해석하였다. 쌍극자의 이완시간 τ, pre-exponential인자 τ하(o) 및 활성화에너지E는 각각 12.19S, 1.97×10 상(-12)S 및 0.55eV이었다. 또한 TSD glow곡선을 사용하여 온도영역 300k~340k 사이에서 구한 LiF(Mg, Cu, P)단 결정의 tanδ값은 약 3×10 상(-2)이었다.

본 논문에서는 Li6Gd(BO3)3:Ce3+ 할라이드 섬광체를 초크랄스키법으로 육성하고, 육성된 단결정의 X선에 대한 섬광 및 열형광 특성에 대하여 조사하였다. Li6Gd(BO3)3:Ce3+의 섬광스펙트럼은 Ce3+이온의 4f→5d 천이에 따라 파장범위가 370~500 nm, 피이크 파장은 423 nm 및 455 nm이었다. 섬광감쇠시간 특성은 60 ns의 빠른 시간 특성 성분(25%), 787 ns의 중간 시간특성 성분(29%)과 5.9μs의 느린 성분(46%)의 3개로 구성되며, 잔광에 기여한 포획준위의 물리적 변수를 열형광 측정법에서 분석한 결과, 2개의 포획준위에 기인하며 각 포획 준위의 활성화에너지, 발광차수 및 주파수 인자의 평균값은 각각 0.65 eV, 1.01 및 6.9×108s-1 및 0.96 eV, 1.79 및 3.1×1012 s-1 이었다.

MgO-페리클레이즈 단결정의 체적탄성률을 초음파 간섭법을 이용하여 측정하였는데 (100) 면과 (110)면에 대한 초음파속도 측정치로부터 계산된 값은 각각 163.2 GPa 와 162.6 GPa 이다. 이 계산에 이용된 MgO의 밀도는 동일 단결정을 분쇄하여 얻은 분말 시료를 X-선 회절법을 이용하여 결정하였다. 이러한 실험 결과를 기존의 값과 비교하였고, 이를 등온 체적탄성률로 변환하여 동일한 시료를 이용하여 시행된 에너지 분산 X-선 회절 실험 결과를 포함하는 실험 결과치와 비교하였다. 초음파 간섭법의 원리와 방법도 소개되었다.

Shortening the lasing wavelength(particularly below infrared ; the visible region) of laser diodes is very attractive because it can provide a wide range of applications in the fields of optical information, measurement, sensor, the development of medical instrument, and optical communication through plastic fibers. According to the recent researches on the field, InGaAsP/GaAs was suggested as a material for red-light laser. In this study, in order to grow InGaAsP/GaAs epitaxial layer on InGaAsP/GaAs by LPE, we used GaP and InP two phase solution technique for 670nm and 780 nm region, respectively. Through the X-ray diffraction measurement for the epitaxial layer grown from the experiments, we found that the lattice mismatch of In0.46Ga0.54As0.07P0.93/GaAs and In0.19Ga0.81As0.62P0.38/GaAs was about +0.3% and +0.1%, respectively.