In this paper, a 2-DOF electromechanical impedance model of PZT material-aluminum interface member is proposed. The primary motivation is to control the effective frequency range in impedance-based local health monitoring practices. The proposed method focuses on the predetermination of the effective frequency band and the wireless impedance sensing possibility for damage detection in structural connections like tendon anchorage, etc. Firstly, a 2-DOF impedance model is proposed for modelling the PZT interface-host structure system. Secondly, the prototype design of the PZT interface is developed based on the analysis of the 2-DOF impedance model and the local dynamic characteristics of the composite aluminum interface-host structure system. Finally, the feasibility of the proposed 2-DOF impedance model is numerically verified by predetermining the effective frequency band for the impedance monitoring in a cable-anchorage connection.

Metal-Ferroelectric-Metal(MFM) 구조의 개퍼시터에서 Pb(Zr,Ti)O3(PZT)-전극 계면층이 PZT 박막 특성에 기여하는 영향을 알아보기 위하여 Pt/PZT/계면층/Pt/TiO2/SiO2/Si 구조의 캐퍼시터를 제작하였다. 계면층으로 사용될 물질들 중에서 PbTiO3(PT) 층을 sol-gel 방법으로 형성하였으며, PbO, ZrO2, TiO2 층들을 reactive sputtering 방법으로 형성하였다. PZT박막을 구성하는 원소들로 이루어진 단순 산화물들의 특성을 평가하기 위하여 PbO, ZrO2, TiO2를 계면층으로 사용하여 600˚C에서 열처리를 실시하였고, 이 경우에는 TiO2가 가장 우수하게 PZT의 결정립 크기를 미세하게 하는 효과를 보였으나, 두께가 증가함에 따라 표면 거칠기가 증가하고 anatase 상으로 남기 때문에 강유전특성이 열화되었다. 반면에 PT 박막을 계면층으로 사용한 경우에는 결정립 크기의 감소와 더불어 전기적인 특성도 향상되었다. 또한 PZT의 핵생성 위치를 판단하기 위하여 PT 삽입층의 위치를 변화하며, 실험한 결과, 하부전극과 PZT 박막의 계면에 PT 삽입층을 형성하였을 경우에 가장 효과적인 seed로서의 역할을 하였다.