Cesium lead iodide (CsPbI3) with a bandgap of ~1.7 eV is an attractive material for use as a wide-gap perovskite in tandem perovskite solar cells due to its single halide component, which is capable of inhibiting halide segregation. However, phase transition into a photo inactive δ-CsPbI3 at room temperature significantly hinders performance and stability. Thus, maintaining the photo-active phase is a key challenge because it determines the reliability of the tandem device. The dimethylammonium (DMA)-facilitated CsPbI3, widely used to fabricate CsPbI3, exhibits different phase transition behaviors than pure CsPbI3. Here, we experimentally investigated the phase behavior of DMA-facilitated CsPbI3 when exposed to external factors, such as heat and moisture. In DMA-facilitated CsPbI3 films, the phase transition involving degradation was observed to begin at a temperature of 150 °C and a relative humidity of 65 %, which is presumed to be related to the sublimation of DMA. Forming a closed system to inhibit the sublimation of DMA significantly improved the phase transition under the same conditions. These results indicate that management of DMA is a crucial factor in maintaining the photo-active phase and implies that when employing DMA designs are necessary to ensure phase stability in DMA-facilitated CsPbI3 devices.

PURPOSES : In this study, we aimed to evaluate the transition temperature (Tt) of asphalt binders using molecular dynamics simulations, which can provide a more accurate assessment of the mechanical properties of a material at the molecular level and can be applied to material development and design. METHODS : Unlike conventional macro- or meso-level simulations, we utilized MD simulations to evaluate the Tg of asphalt binders based on material composition and aging degree as input variables. In this analysis, 11 temperatures ranging from 434 K to 233 K at 20 K intervals were utilized, and the bulk volume and density were calculated through MD simulations. RESULTS : The MD simulation successfully predicted the Tg of the asphalt binder, and the molecular-level properties and interactions determined in this study can be applied not only to material development but also to the determination of constitutive equations or contact models used in continuum mechanics or discrete element methods. The calculated Tg was slightly different depending on the aging of the asphalt binder; however, it was found to accurately reflect the transitional characteristics. CONCLUSIONS : This study demonstrated the potential of MD simulations as valuable tools for material development and design in the construction industry. The results indicate that the use of MD simulations can lead to more accurate and efficient material development and design by providing a more detailed understanding of material properties and interactions at the molecular level.

Presently, the most promising family of lead-free piezoelectric ceramics is based on K0.5Na0.5NbO3(KNN). Lithium, silver and antimony co-doped KNN ceramics show high piezoelectric properties at room temperature, but often suffer from abnormal grain growth. In the present work, the (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.88Zr0.12)O3 component, which has relaxor ferroelectric characteristics, was doped to suppress the abnormal grain growth. To investigate this effect, Lead-Free 0.95(K0.5Na0.5)0.95Li0.05NbO3-(0.05-x)AgSbO3-x(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.88Zr0.12)O3[KNLN-AS-xBCTZ] piezoelectric ceramics were synthesized by ball mill and nanosized-milling processes in lead-Free 0.95(K0.5Na0.5)0.95Li0.05NbO3-(0.05-x)AgSbO3 in order to suppress the abnormal grain growth. The nanosized milling process of calcined powders enhanced the sintering density. The phase structure, microstructure, and ferroelectric and piezoelectric properties of the KNLN-AS ceramics were systematically investigated. XRD patterns for the doped and undoped samples showed perovskite phase while tetragonality was increased with increasing BCZT content, which increase was closely related to the decrease of TO-T. Dense and uniform microstructures were observed for all of the doped BCZT ceramics. After the addition of BCTZ, the tetragonal-cubic and orthorhombic-tetragonal phase transitions shifted to lower temperatures compared to those for the pure KNNL-AS. A coexistence of the orthorhombic and tetragonal phases was hence formed in the ceramics with x = 0.02 mol at room temperature, leading to a significant enhancement of the piezoelectric properties. For the composition with x = 0.02 mol, the piezoelectric properties showed optimum values of: d33 = 185 pC/N, kp = 41%, Tc=325˚C, TO-T=-4˚C.

진공증착법으로 CdS 박막을 제작하여 열처리한 시료를 상온에서 SEM, XRD, EDX와 PL 특성을 측정하여 50˚C 와 450˚C 사이에서 cubic to hexagonal phase transition을 확인하였다. 열처리 결과 S-빈자리에 O2와 Si불순물이 보상되어 CdO 또는 Cd2SiO4주개준위(donor level)를 만드는데 광발광 측정에서 열처리온도 350˚C에서는 2.34eV, 550˚C는 2.42eV에서 EE 피이크를 나타내었다. 이러한 특성결과 본 연구에서 결정구조변환 온도는 370˚C를 나타내었으며 Ariza-Calderon 등의 CBD박막에 대한 결과인 374˚C와 유사한 것으로 확인되었다.

YxFe2-xO3(x=0.82)의 결정상 변환을 상온에서의 x선회절과 온도구간 80-541K에서의 Mossbauer 분광 방법에 의해서 연구하였다. Xtjs 회절선은 시료가 orthorhombic 결정상과 garnet 결정상이 공존하고 있으며, 공존비는 실험오차 범위내에서 garnet 구조가 orthorhombic 구조보다 우세함을 보인다. 공존상중에서 garnet 구조의 자기상 변환온도는 536±5 K로 결정하였다. Debye 모형을 이용한 Mossbauer 스펙트럼의 recoil-free fration 분석결과는 garnet 결정상내의 d자리나 a자리에 vacancy의 존재 가능성을 시사한다. 부가적으로 시료가 포함하는 각 결정상의 Debye 특성온도를 결정하였다.

초청정 Si 기판위에 Ti을 증착하여 형성시킨 Ti-silicide의 상전이와 각상의 표면 및 계면형상을 Ti 증착두께, 열처리 온도, 기판의 방위에 따라 조사하였다. 초 고진공 챔버에서 각각 400Å 및 200Å의 Ti를 500˚C부터 900˚C까지 100˚C간격으로 가열되어 있는 Si(100) 및 Si(111) 기판에 증착하여 Ti-silicide를 형성하였다. 형성된 Ti-silicide를 XRD, SEM, TEM으로 상전이와 각상의 표면 및 계면 형상을 관찰하였다. 관찰결과 C49에서 C54상으로의 상전이 온도는 650˚C정도이었고, 기판의 방위와 박막의 증착 두께에 따라 상전이 온도의 변화가 관찰되었으며, 이 상전이 온도의 변화를 표면에너지와 체적에너지에 기초를 둔 고찰을 통해 설명하였다. 그리고 C49상은 증착한 박막에서의 Si 원자의 비균질한 확산 특성으로 인해 거친 계면을 나타내고 있으나, C54상은 비교적 균질한 계면을 나타내고 있으며 응집화에 의해 island가 형성된 것이 관찰되었다.

NaNb O370 mol%와 SrTi O330 mol%의 고용체인 (Na0.7S r0.3)( Ti0.3N b0.7) O3는 완전 고용에 의한 one phase의 페로브스카이트 구조를 형성하였으며 온도변화에 대한 유전 특성 측정 결과 100K 부근에서 완만한 유전 피크가 관찰되었다. 유전 피크를 전후한 상온과 12K에서 결정 구조 해석을 Rietveld법을 이용하여 수행하였으며 결과 상온에서는 단순 페로브스카이트의 a, b 그리고 c격자를 2배로 하는 격자를 격자 상수로 갖는 사방정계의 단위포를 형성하며 공간군은 Pmmm이였고, 12K로 온도를 낮추었을때 역시 단순 페로브스카이트의 a, b 그리고 c격자를 2배로 하는 격자를 격자 상수로 갖는 사방정계 단위포를 형성하나 공간군은 Pnma로 바뀌었다. 이러한 결정 구조의 변화는 c축 방향의 (Ti, Nb)-O-(Ti, Nb) 결합 각도에는 거의 변화가 없이 팔면체 중심의 (Ti, Nb)-O간의 결합 거리가 대칭성이 낮아지는 방향으로 변화하고 이로인해 산소 팔면체가 distortion되어 생기는 것이라는 것을 알 수 있었다. 따라서 l00K 부근에서의 완만한 유전 피크는 산소 팔면체의 distortion에 의한 구조상전이 결과라는 것을 알 수 있었다.수 있었다.다.

초청정 실리콘 기판위에 동시증착(codeposition)하여 형성된 Ti silicide의 상전이와 표면 및 계면 형상을 조사하였다. UHV(UItra Highvaccum) 챔버에서 200ÅTi와 400Å Si을 400-800˚C로 가열한 실리콘 기판위에 동시증착하였다. XRD, SEM, TEM 으로 상전이와 계면 및 표면을 관찰하였다. 비교적 평편한 형상을 갖는 C49상은 500˚C와 600˚C에서 형성되었으며 응집화 현상은 관찰되지 않았다. 700˚C에서 형성된 C54는 표면과 계면의 형상이 거칠어졌다. 기판의 온도가 800˚C로 증가할때 이런 현상은 더욱 뚜렷히 관찰되었다. 400˚C와 500˚C에서 TiSi와 관련된 XRD peak가 관찰되었고, TEM사진에서 기판과 박막계면에 작은 결정들이 존재하는 것이 보이고 있다.

Gd박막의 강자성-상자성 상전이 온도(Tc)이동을 조사했다. 강자성-상자성 상전이 온도에서 전기저항이 변화되는 변곡점을 관측하여 Tc를 결졍하였는데, 두께가 6600Å인 Gd박막의 상전이 온도는 bulk상태의 Gd의 전이온도보다 4±0.3˚C정도 아래로 이동됨을 알았다. 이것은 강자성 Gd박막의 Tc이동에 대한 최초의 측정이며, 실험과 finite-sime scaling이론을 비교 분석했다.

자연산 해포석(Sepiolite, Mg8Si12O30(OH)4·12H2O)에 대해 물과 실리콘 오일을 압력매개체로 사용하여 압력 증가에 따른 구조적인 변화의 특성을 싱크로트론 X-선 회절 실험으로 연구하였다. 해포석은 실리콘 오 일을 압력매개체로 사용한 환경에서는 약 3.6GPa까지 압력의 증가에 따라 b-축이 비등방적으로 증가하는 음의 선형압축률(–0.0012 GPa-1)을 보이다가 7.7 GPa 에서는 감소하는 변화를 보였다. 물을 압력매개체로 사용한 실 험에서는 b-축의 압력에 따른 증가의 정도가 약 두 배로 커지며(–0.0025 GPa-1) 강화된 음의 선형 압축률과 비등 방적 압축 특성을 보이다가, 약 3.2 GPa, 280 ℃에서 스멕타이트 계열 광물인 스티븐자이트(Stevensite, Mg3Si4O10(OH)2·4H2O)로 상변화가 일어남이 XRD와 SEM을 통해 확인하였다. 해포석과 스티븐자이트의 체적 탄성률(K0)과 선형압축률(β)를 구조적, 화학적으로 유사한 다른 광물의 값들과 비교하여 그 의미를 고찰하였다.

버네사이트(birnessite, 7 Å manganate, δ-MnO2)는 망간단괴를 구성하는 주요한 광물이다. 버네사이트는 또한 이온교환제와 배터리 재충전 물질로서 사용될 수 있기 때문에 다양한 합성법이 연구되고 있다. 그러나 버네사이트는 화학양론적으로 성립하지 않는 화학조성을 가지기 때문에 합성시 단일 상을 수득하기에는 어려움이 존재한다. 버네사이트 합성과정 중에서 중간생성물로 페이크네타이트(β-MnOOH)가 나타나는데, 본 연구에서는 이 중간생성물이 버네사이트로 상전이 하는 특성 차이를 XRD와 SEM 결과를 통해 비교하였다. 이번 연구에서는 기존에 연구된 합성 방법 중에서 산화-환원(redox)반응을 기작으로 하는 Feng et al. (2004)와 Luo et al. (1998) 두 방법을 이용하였다. Feng et al. (2004) 방법으로는 27 °C에서 60일, Luo et al. (1998) 방법으로는 60 °C에서 3일 에이징 한 시료에서 단일 상의 버네사이트를 수득할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 두 시료의 상전이 특성은 Mg2+ 도핑여부에 따라 차이가 나타나는 것으로 판단되며 Mg2+ 도핑된 Luo et al. (1998) 방법으로 합성된 버네사이트의 경우 페이크네타이트 상전이 속도가 느리게 나타났고 고온에서 거의 단일 상 버네사이트를 확인할 수 있었으며 결정 표면 및 형태 또한 두 방법 간의 차이를 확인하였다.

산성광산배수에서 흰색 알루미늄 침전물은 pH가 상대적으로 높은 하천수와 만나 섞일 때 주로 발생한다. 이 침전물을 구성하는 광물은 산성광산배수 내 중금속 등을 흡착 공침하여 이들 중금속의 거동을 조절하는 중요한 역할을 한다. 이러한 흰색 침전물을 구성하고 있는 광물들은 추후 상변화를 거치며 그러한 과정 중에 중금속의 용해 재흡착 등이 일어날 수 있다. 본 연구는 이러한 흰색 침전물의 상전이 과정에 대한 기본적인 정보를 얻기 위하여 수행되었다. 본 연구에서는 도계광업소 주변의 하천에서 채취한 흰색 침전물을 대상으로 서로 다른 pH와 온도의 조건에서 시간이 지남에 따라 일어나는 광물상의 변화를 살펴보았다. 흰색 침전물은 주로 basaluminite와 비정질 Al(OH)3 및 미량의 Al13-tridecamer의 혼합물로 구성되며, basaluminite의 부조화용해가 먼저 일어나 비정질 Al(OH)3의 함량이 증가한 이후, pseudoboehmite의 전구물질 단계를 거쳐서 pseudoboehmite가 최종 침전되는 상전 이 과정을 거친다. 80 °C의 온도에서는 이러한 일련의 과정이 잘 나타났지만, 비교적 낮은 온도에서는 basaluminite와 비정질 Al(OH)3가 공존하는 초기 침전물 상태로 남아있었다. 그리고 높은 pH는 basaluminite의 SO4 2-기의 탈착을 유도하여 pseudoboehmite 전구물질로의 상전이를 촉진하였다. 시간이 지남에 따라 광물의 용해 및 상전이에 의하여 용액의 pH는 낮아지는 경향을 보였으며, 최종산물인 pseudoboehmite가 형성되어도 약간의 입자의 크기 증가만 관찰되고 완전한 결정질의 형태는 보이지 않았다.