일반기술

비정상 입성장을 이용한 티탄산 바륨 단결정 육성법

본 기술은 순수한 티탄산 바륨 원료 분말에 조핵제를 혼합함으로써 쌍정판을 가진 입자를 생성하거나 미리 육성된 쌍정판을 가진 입자를 종자정(seed)으로 넣어준 후, 쌍정판을 가진 입자로부터 비정상 입성장을 일으켜 단결정을 육성하는 방법이다. 준비된 성형체의 중심부근에 0.01g 정도의 조핵제를 넣고 1300oC~1400oC의 고온에서 장시간 열처리하면 소결중 첨가한 조핵제의 영향으로 쌍정판을 가진 입자가 생성되고 이로부터 크게 성장한 단결정을 얻을 수 있다. 이때 단결정의 성장속도는 대략 시간당 250㎛ 정도인데 이는 시간당 수 ㎛ 정도인 종래의 방법에 비해 아주 효과적이라 할 수 있다. 특히 최정적으로 얻어지는 단결정의 수는 첨가물의 양보다 소결온도 및 승온속도 등의 소결조건에 크게 의존하기 때문에 승온속도는 가능한 느리게 유지하고 가능한 고온에서 소결하는 것이 효과적이다. 또한 기존의 단결정 육성 방법인 융제법을 병합하는 경우 치밀하고 면이 잘 발달된 양질의 단결정을 제조할 수 있다. 이 방법을 사용하는 경우 라우에 X-ray 회절분석 및 기계적 가공 등의 추가 공정이 필요하지 않다는 장점이 있다.종래의 제조 방법 및 유사 방법을 사용할 경우 단결정의 성장 속도가 현저히 느려서 생산성이 떨어지는 단점이 있지만, 본 기술은 (111) 쌍정을 가진 입자의 성장속도가 다른 입자들에 비해 탁월히 빠르다는 점을 활용하여 생산성을 향상시켰다는 점에서 독창적이라 할 수 있다.본 기술의 기술은 기존의 단결정 육성법에서와 달리 특별한 장치나 기술 등이 필요하지 않기 때문에 단결정을 크기 제한 없이 성장시킬 수 있으며 대량으로 양산할 수 있다는 장점이 있다.효과적인 단결정 육성이 쌍정을 가진 종자정의 제조에 있기 때문에 본 기술은 티탄산 바륨 단결정 육성에만 국한되지 않고 LiNbO3, LiTaO3, 다이아몬드, Si, Ge, BeO 등 쌍정이 생성되는 모든 계에 활용될 수 있다.