Manufacturing of $BaTiO_3$ Nano-powder by Solid Reaction and Its Evaluations

고상 반응법을 이용한 $BaTiO_3$ 나노 분말 제조 및 특성 평가

$BaTiO_3$는 perovskite 구조를 가지는 대표적인 강유전체 재료로서 MLCC (Multi Layer Ceramic Capacitor), PTC thermistor 등에 널리 사용되어지고 있으며, 그 특성을 향상시키기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 현제 $BaTiO_3$ 분말 제조의 대표적인 합성법으로는 하소와 분쇄공정이 없는 수열합성법이 대표적이나, 나노 사이즈로 제작시 $BaTiO_3$는 마이크로 크기와 달리 입방정상으로 우세한 상태로 존재한다. 이는 제조과정 중의 hydroxyl defect의 영향과 나노 분말의 표면에너지 증가 때문이라고 보고된다. 따라서 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 일반적인 세라믹 제조 방법인 고상반응법을 이용한 나노 사이즈의 $BaTiO_3$ 제조를 위한 최적의 공정 조건을 확립하기 위하여 본 연구를 진행하였다. 조성은 $BaTiO_3$와 반응온도를 낮추기 위한 anatase의 $TiO_2$를 사용하였고, $BaCO_3/TiO_2$ 의 조성비 (1. 1.01, 1.02, 1.03)를 제어하여 혼합한 후, 24h ball-mill 하여 하소 온도 ($860^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$) 변화에 따른 입자 사이즈와 입도 분포를 측정하였다. 제조된 $BaTiO_3$분말의 결정 구조 분석을 위하여 XRD (X-ray diffraction) 분석을 수행 하였는데, 분석 결과로부터 제조된 분말들이 정방정 (tetragonal)의 perovskite구조를 갖고 있음을 확인하였다. 또한 분말의 미세구조 확인을 위하여 SEM (scanning electron microscope) 관찰을 수행하였는데, 나노 사이즈의 구형 분말을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.