Ë
¦ > W Ë Âh 8LiTaO 3 -SiO 2 N + Ú r Ç a ª R c f ¤ æ ¸U c 7 ø 5 ¥ o > Ä ©
»* å 0 å ∗
[
j" î @ / < Æ § § ª < ÆÂ Ò, ] j ; 390-711 (2003¸ 9 Z 4 5{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
LiTaO
3ü < SiO
2_ ] t q 8 : 1 Ä » ^ Ä »o \ ¦ × æF G 6 xÖ 6 x © \ ¦ Q / å LÍ t ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # ] j ¸
¦ & ñ o õ & ñ ` ¦ ½ ¨ % i . XRDü < DTA\ ¦ s 6 x # Ä »o \ " f LiTaO
3& ñ s + þ A$ í ÷ & H 1 l xî ß
H & ñ o B j m 7 £ § x 9 & ñ o\ 9 כ ¹ô Ç Ö ¸$ í o \ -t \ ¦ ½ ¨ % i . z ´+ « >` ¦ à º' ô Ç : r ¸ ½ ¨ç ß
?
/\ " f LiTaO
3-SiO
2Ä »o H : r ¸ 7 £ x < Ê\ SiO
2 H Ä »o © I Ð z e ¦ LiTaO
3ë ß s & ñ Ü
¼ Ð ÷ &% 3 Ü ¼ 9 & ñ o\ @ /ô Ç Ö ¸$ í o \ -t H 9.6 eV s ¦ & ñ o B j m 7 £ § É r y è H Ù þ Ò q t$ í Ö ¦` ¦
> $ í © ] j# Q ~ ½ Ód s % 3
PACS numbers: 61.43.Er, 61.50.-f, 81.05.Kf, 81.10.Jt Keywords: & ñ o õ & ñ , Ä » ^ Ä »o , Ö ¸$ í o \ -t
I. " e  ] Ø
LiTaO
3> H y © Ä » & h , l F g < Æ& h x 9 F g < Æ& h $ í | 9 s Ä
ºÃ º # & ñ õ Ä »o -[ j b , ~ à Ì} \ @ /ô Ç ½ ¨ '
÷
&# Q M ® o . : £ ¤ y ~ Ã Ì} \ " f H ¸ ' a ´ òõ \ @ /K " f, é ß
&
ñ \ " f H y © Ä » & h $ í | 9 Õ ªo ¦ Ä »o -[ j b \ " f H È Ò õ
$ í \ @ /ô Ç ½ ¨ Ö ¸µ 1 Ïy ' ÷ & ¦ e .
[1−4]Ä »o \
@
/ô Ç ½ ¨ H 1977¸ Lineõ Glass
[5]\ _ # Ä »o © I
\
" f_ Ä » & h q & ñ © $ í s Ð ¦ ) a s Ê ê _ ½ ¨ s À
Ò# Qt t · ú § ¦ e .
Ó
ü t| 9 _ Ó ü t$ í É r Ó ü t| 9 _ p r & h © I \ ª >
è ß . 7 £ ¤, > _ Ô ¦í HÓ ü t í < Ê& ñ ¸, ½ ¨ ¸& h < Ê, Á º| 9
"
f & ñ ¸ 1 p x \ É r ´ òõ ¦ 9÷ &# Q ô Ç . # Q ~ ½ Ó _
6 £ x6 x \ " f & ñ © I _ Ó ü t| 9 s ´ ú §s s 6 x ÷ & H כ ` ¦ ¦
9 , s Qô Ç ´ òõ [ þ t É r & ñ o | ¨ c M :_ ¸| \ " f ©
H % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Î H . " f 6 x ¸\ ´ ú H & ñ ` ¦ & ñ ¢ ¸
H é ß & ñ + þ AI Ð ë ß [ þ t l 0 AK " f H & ñ _ Ò q t$ í x 9 $ í © l
½ ¨\ @ /ô Ç t d s B Ä º × æ כ ¹ . & ñ _ Ò q t$ í x 9 $ í
© ½ ¨ H ¿ º t ] X H s 0 p xô ÇX < Ó o © Ó ü t| 9 \ " f
&
ñ or v " f ½ ¨ H ~ ½ ÓZ O õ Ä »o \ ¦ ] j ¸ # & ñ o r
v " f ½ ¨ H ~ ½ ÓZ O s .
: r ½ ¨\ " f H Ê ê _ ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # & ñ Ò q t$ í õ
$ í
© \ @ /ô Ç ½ ¨\ ¦ ô Ç . Ä »o H ï rî ß & ñ © I Ð > r F 9 s Qô Ç © I H ü @Â Ò\ " f \ -t \ ¦ # כ ¹1 l x` ¦ º ¡ §
∗
E-mail: yrim@semyung.ac.kr; Tel: 043-649-1291; Fax: 043-648- 8120
Ü
¼ Ð+ î ß & ñ © & ñ Ü ¼ Ð s > ) a . ü @Â Ò\ " f K
Å Ò H כ ¹1 l x É r y n C, l , l 1 p x # Q t \ ¦ " é ¶ H @ /
Ð ¸] X s 0 p x # ½ ¨ 6 x s . : r ½ ¨\ " f H ü @ Â
Ò §ê ø Í` ¦ \ P \ -t Ð ] jô Ç # z ´+ « > % i .
: r 7 Hë H \ " f H 8LiTaO
3-SiO
2Ä »o _ & ñ o õ & ñ \ " f _
Ö ¸$ í o \ -t ü < Avrami B > h à º, & ñ o l ½ ¨\ ¦ > h
) a Ozawa ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ s 6 x # ½ ¨ % i . LiTaO
3 H Ä
»o \ ¦ ë ß [ þ t l B Ä º j Ë µ H Ó ü t| 9 s Ù ¼ Ð Ä »o + þ A$ í ] j SiO
2\ ¦ ' # © @ /& h Ü ¼ Ð ~ 1 > LiTaO
3-SiO
2Ä »o
>
\ ¦ + þ A$ í ¸2 ¤ % i Ü ¼ 9 ½ ¨3 l q& h s LiTaO
3_ & ñ
o l ½ ¨ ½ ¨\ e Ü ¼Ù ¼ Ð í H Ã ºô Ç LiTaO
3\ ¾ ú ¸2 ¤ LiTaO
3: SiO
2_ ] t q \ ¦ 8 : 1 Ð % i .
II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É
LiTaO
3ü < SiO
2 H 0 l q H& h s B Ä º Z } l M :ë H \ Ä »o \ ¦ ë
ß [ þ t M : ¦ : r 6 xÖ 6 x õ É r Í ty s 0 p xô Ç × æF G ~ ½ Ó Ð 6
xÖ 6 x- © \ ¦ Q / å LÍ tZ O ` ¦ s 6 x # ] j ¸ % i . ß ¼ 6 xÖ 6 x
`
¦ l 0 AK " f H À Ò © I _ r « Ñ\ ¦ 6 x½ + É Ã º \ O l M : ë
H \ & h ] X ô Ç q Ö ¦ Ð 8 £ ¤| ¾ Óô Ç r « Ñ\ ¦ 2 r ç ß 1 l xî ß ¸ ú [ O É r Ê
ê " é ¶+ þ A d ¦ \ V , ¦ · ú § 4 ` ¦ # pelletÜ ¼ Ð ë ß H . ] j
¸ ) a pellet` ¦ & h { © ô Ç ß ¼l Ð É r Ê ê ~ ½ Ó Ðü < © \ ¦ Q\ ¦ s
6 x # Ä »o r « Ñ\ ¦ ë ß H . ë ß [ þ t # Q r « Ñ H ¿ ºa 10 µm & ñ ¸_ È Ò" î ô Ç ~ à ̼ # + þ AI s ¦ 6 xÖ 6 x © I \ " f Ä »o © s
+ þ A$ í | ¨ c M :_ Í ty 5 Å q ¸ H 10
5K/s s © s .
ï
r q ) a r « Ñ_ Ä »o © ` ¦ S X ¦ & ñ o õ & ñ × æ \ " f
H ½ ¨ ¸\ ¦ S X l 0 A # " l oÛ ¼ \ [ t s (XRD)
-316-
Õ
ªa Ë > 1. 5 p x : rÖ ¦ \ É r LiTaO
3: SiO
2= 8 : 1 Ä »o r « Ñ_
\ P
r / B G . T
c H & ñ o r ÷ & H : r ¸ T
p H µ
1 Ï\ P 4 x Ä ºo × æ & ñ oÖ ¦ s © H 0 Au \ ¦ · p .
z
´+ « >` ¦ % i . Ä »o _ & ñ o õ & ñ × æ \ " f H \ P
&
h : £ ¤$ í ` ¦ ¸ l 0 A # \ P r ì r$ 3 © u (differential thermal analysis, DTA)\ ¦ s 6 x # z ´+ « > % i . z ´+ « > É r ì
r´ ú + þ AI _ Ä »o r « Ñ\ ¦ Ñ þ F K6 x l \ V , É r Ê ê # Q t 5
p
x : rÖ ¦ Ð © : r \ " f 810
◦C t 8 £ ¤& ñ % i .
III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý
Ä
»o \ & h { © ô Ç \ P \ -t \ ¦ ï rî ß & ñ © I \ " f î ß
&
ñ © I & ñ © Ü ¼ Ð_ © s q % i & h Ü ¼ Ð { 9 # Qè ß
. Õ ªa Ë > 1 É r LiTaO
3-SiO
2r « Ñ\ 2, 5, 10, 20
◦C/min 5 p x
: rÖ ¦ Ð \ P ` ¦ Ù þ ¡` ¦ M : H \ P ì r$ 3 z ´+ « > õ s .
Õ
ªa Ë >\ " f T
c H & ñ o r ÷ & H : r ¸ T
p H µ 1 Ï\ P 4 x Ä º o
× æ & ñ oÖ ¦ s © H 0 Au \ ¦ y y · p . Õ ªa Ë >
\
" f 5 p x : rÖ ¦ s ` ¦ " f µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo & t " f + '
Ð % t H & ³ © ` ¦ ^ ¦ Ã º e H X < s H 5 p x : rÖ ¦ s & t " f ì
ø Í6 £ x½ + É r ç ß ` ¦ Ø æì r y ° ú t 3 l w > ÷ & ¦ s M :ë H \ ì ø Í6 £ x s
¸F K Z } É r : r ¸\ " f { 9 # Q H \ P & h + '% f (thermal delay) & ³ © õ 5 p x : rÖ ¦ s Z } " f \ P _ ~ ½ ÓØ ¦ s  ú ª É r r
ç ß \ | 9 × æ ÷ & H כ \ _ ô Ç ´ òõ M :ë H s .
µ
1 Ï\ P 4 x Ä ºo _ " é ¶ ` ¦ ì r$ 3 l 0 AK " f X- \ [ t s F
> z ´+ « >` ¦ % i . Õ ªa Ë >2 (a) H \ P % o © I _ r Õ
ªa Ë > 2. X- \ [ t s Á º] (. (a) H \ P % o © I Ð+ Ä
»o © ` ¦ ? / ¦, (b) H Õ ªa Ë > 1\ " f · p µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo + '\ " f \ P % o ô Ç r « Ñ\ ¦ / å LÍ t # 8 £ ¤& ñ ô Ç X- \ [ t s Á
º] ( Ð+ LiTaO
3& ñ ` ¦ · p .
«
Ñ\ ¦, (b) H Õ ªa Ë > 1\ " f · p µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo + '\ " f \ P % o
ô Ç r « Ñ\ ¦ / å LÍ t # 8 £ ¤& ñ ô Ç X- \ [ t s Á º] (s . y y
_ \ [ t s Á º] (\ ¦ & ñ _ \ [ t s Á º] (ü < q §K Ð (a) H + þ A& h Ä »o © I _ r] X Á º] (\ ¦ Ð# Å Ò ¦ e Ü ¼ 9 (b) H LiTaO
3& ñ _ X- \ [ t s Á º] (\ ¦ Ð# ï r .
X- \ [ t s F > z ´+ « > õ \ ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð ' Í P : µ 1 Ï\ P 4 x Ä
ºo H LiTaO
3_ & ñ o\ " f l ) a µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo כ
`
¦ · ú Ã º e .
Õ
ªa Ë > 3. Ã º& ñ ) a Ozawa d \ & h 6 x l 0 Aô Ç 5 p x : rÖ ¦ \
É r \ P r / B G .
Õ
ªa Ë > 4. Ã º& ñ ) a Ozawa d \ & h 6 x l 0 Aô Ç ¨ 8 ) a 5
p
x : rÖ ¦ \ @ /ô Ç & ñ ^ & h q . l Ö ¦ l РÒ' Avrami à º n = 3.6e ` ¦ · ú à º e .
& ñ o B j m 7 £ §` ¦ s K H X < 9 כ ¹ô Ç Avrami B > h
à º n
[6]° ú כõ & ñ o\ 9 כ ¹ô Ç Ö ¸$ í o\ -t \ ¦ ½ ¨ l 0 A # µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo  Òì rë ß ` ¦ 2 [ % i . s ° ú כ` ¦ ½ ¨ l 0 AK " f H µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo u H  Òì r s 9 כ ¹ Ù ¼ Ð 5 p x : r Ö
¦ 2, 3, 4, 5
◦C/min \ " f_ µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo \ ¦ 2 [ % i ¦ Õ ª a Ë
> 3\ " f s \ ¦ Ð# Å Ò ¦ e . y y _ 5 p x : rÖ ¦ \ @ /ô Ç µ 1 Ï
\ P
4 x Ä ºo _ & h É r & ñ o_ & ñ ¸\ ¦ ? / 9 # QÖ ¼ : r
¸ t _ 4 x Ä ºo _ 8 ú x & h É r ¨ 8 ) a & ñ _ ^ & h q
)
a . z ´+ « > × æ \ H 5 p x : rÖ ¦ \ É r r « Ñ_ | 9 | ¾ Ós Ø ÔÙ ¼
Ð y 4 x Ä ºo ß ¼l \ ¦ | 9 | ¾ ÓÜ ¼ Ð ¾ º# Q d ¦´ ú » ¡ §(normalize)
% i . \ P ì r$ 3 © u \ ¦ s 6 xô Ç q 1 p x : rZ O z ´+ « > õ \ ¦ K
$
3 ½ + É M : y y _ µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo \ ¦ ì r o # ^ & h q \ ¦ ½ ¨
>
) a . q 1 p x : rZ O ` ¦ s 6 xô Ç & ñ o B j m 7 £ §` ¦ K $ 3
H ~ ½ ÓZ O × æ : £ ¤Z > ô Ç ] j \ O s 6 x| ¨ c à º e H d s > h
)
a Ozawa ~ ½ Ó& ñ d s 9 A ü < ° ú s ³ ð & ³ ) a .
[7]ln α = −1.052 m n
E RT − 1
n ln[ −ln(1 − x)] + constant (1)
#
l " f x H ¨ 8 ) a & ñ _ ^ & h q 7 £ ¤ µ 1 Ï\ P 4 x Ä ºo \
"
f # QÖ ¼ : r ¸ t _ & h s ¦ α H 5 p x : rÖ ¦ dT/dt, n É r Avrami B > h à ºs .
s
d Ü ¼ ÐÂ Ò' ln(-ln(1-x)) : -(ln α )
−1Õ ªA á Ô\ ¦ Õ ªo
Õ ª l Ö ¦ l РÒ' n ° ú כ` ¦ ½ ¨½ + É Ã º e
Õ
ªa Ë > 5. & ñ o\ 9 כ ¹ô Ç Ö ¸$ í o \ -t \ ¦ ½ ¨ l 0 A # Õ ª 2 ; : r ¸_ % i à º\ @ /ô Ç & ñ ^ & h q .
l
Ö ¦ l ÐÂ Ò' Ö ¸$ í o \ -t H 9.6 eVe ` ¦ · ú Ã º e .
Õ
ªa Ë > 4 H 0 A_ ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # ½ ¨ô Ç LiTaO
3-SiO
2Ä » o
\ " f LiTaO
3& ñ o\ @ /ô Ç B > h à º n ° ú כs 3.6e
`
¦ Ð# Å Ò ¦ e . Avrami B > h à º H © s Ù þ Ò q t$ í õ
Ù þ _ $ í © \ _ # s À Ò# Q| 9 M : Ù þ s Ò q t$ í ÷ & ¦ $ í
© H ~ ½ ÓZ O ` ¦ & ñ ½ + É Ã º e H 6 x s ô Ç ~ ½ ÓZ O × æ_ s
. Ù þ Ò q t$ í ~ ½ ÓZ O É r 7 £ x H Ù þ Ò q t$ í Ö ¦(increasing nu- cleation rate), y è H Ù þ Ò q t$ í Ö ¦(decreasing nucleation rate), { 9 & ñ ô Ç Ù þ Ò q t$ í Ö ¦(constant nucleation rate), Ù þ Ò q t
$ í
s _ \ O H â Ä º(zero nucleation rate) 1 p x Ü ¼ Ð ½ ¨ì r½ + É Ã
º e ¦, $ í © ~ ½ ÓZ O É r > ] j# Q $ í © (interface controlled growth) õ S X í ß ] j# Q $ í © (diffusion controlled growth)Ü ¼
Ð Ð ü t à º e .
[8]Avrami à º\ ¦ ½ ¨ s Qô Ç # Q
t Ù þ Ò q t$ í õ $ í © _ ¸½ + ËÜ ¼ Ð H © s B j m
7 £ §` ¦ & ñ ½ + É Ã º e . Ù þ Ò q t$ í ~ ½ ÓZ O x 9 $ í © ~ ½ Ód \ @ / ô
Ç ' a > \ ¦ · p # Q t ½ ¨\ _ : r ½ ¨_
\ P
ì r$ 3 z ´+ « > õ Ð ½ ¨K n∼ =3.5 ° ú כ É r y è H Ù þ Ò q t
$ í
Ö ¦` ¦ > ] j# Q $ í © õ 7 £ x H Ù þ Ò q t$ í Ö ¦` ¦
S X í ß ] j# Q $ í © × æ ô Ç t \ 5 Å q½ + É Ã º e . > ] j
#
Q $ í © É r r ç ß \ + þ A& h Ü ¼ Ð $ í © ¦ S X í ß ] j# Q $ í ©
É
r r ç ß \ 1/25 p x \ q Y V Ù ¼ Ð $ í © B j m 7 £ § É r r ç ß \
É r & ñ _ ß ¼l \ ¦ Ð ¦ ó ø Íé ß ½ + É Ã º e . z ´r ç ß ~ ½ Ó
5 Å q l \ ¦ s 6 x # LiTaO
3-SiO
2> \ " f LiTaO
3& ñ
m
7 £ § É r y è H Ù þ Ò q t$ í Ö ¦` ¦ > ] j# Q $ í © Ü ¼ Ð
& ñ ½ + É Ã º e . 0 A d \ " f H m É r & ñ _ Ã º\ ¦
? / 9 n ° ú כ` ¦ : x K " f m ° ú כ` ¦ ½ ¨½ + É Ã º e H X < # l " f
H r « Ñ_ ß ¼l x 9 & ñ _ ¸ ª ` ¦ ¦ 9½ + É M : 3 " é ¶ $ í ©
`
¦ _ p H 3 s ) a . > h ) a Ozawa d \ " f ln(-ln(1-x)) : 1000/T (K
−1) Õ ªA á Ô\ ¦ Õ ªo ¦ Õ ª l Ö ¦ l \ ¦ β Ð ¿ º
, β = 1.052m E/(1000*R) s ¦
E = 1000 ∗ βR
1.052m (2)
РÒ' & ñ o\ 9 כ ¹ô Ç Ö ¸$ í o \ -t E\ ¦ ½ ¨½ + É Ã º e
. Õ ªa Ë > 5\ è ß ü < ° ú s ½ ¨K LiTaO
3: SiO
2= 8 : 1 Ä »o r « Ñ_ Ö ¸$ í o \ -t H 9.6 eV s .
IV. + s Ç Â ] Ø
0 l
q H& h s Z } ¦ H Í ty 5 Å q ¸\ ¦ 9 כ ¹ Ð H LiTaO
3: SiO
2= 8 : 1 r « Ñ\ ¦ Ä »o Ð ] j ¸ ¦ & ñ o B j m 7 £ §
`
¦ µ 1 ßy H ½ ¨\ ¦ Ã º' % i . Ä »o ] j ¸\ ¦ 0 A # × æ F
G ~ ½ Ó Ð 6 xÖ 6 x © \ ¦ Q / å LÍ t ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x % i Ü ¼ 9 DTA ü
< XRD z ´+ « >` ¦ : x # & ñ o l ½ ¨\ ¦ ½ ¨ % i . DTA
\
¦ : x K % 3 É r õ \ ¦ > h ) a Ozawa ~ ½ Ó& ñ d ` ¦ s 6 x #
>
í ß ô Ç õ , & ñ o\ @ /ô Ç Ö ¸$ í o \ -t ü < & ñ o l
½
¨\ ¦ ? / H Avrami B > h à º n° ú כ` ¦ ½ ¨ % i .
¦ > ] j# Q $ í © ` ¦ Ðe ` ¦ S X % i .
P c
p 8 ý ò k >
: r ½ ¨ H [ j" î @ / < Æ §_ ½ ¨ ¨ 8 â t " é ¶ \ _ K Ã º'
÷
&% 3 l \ s \ y × ¼w n m .
Y c
p w à U Ø ô
[1] T. Yanada, H. Iwasaki and N. Niizeki, Japn. J. Appl.
Phys. 8, 1127 (1969).
[2] P. J. Mattews and A. R. Mickelson, J. Appl. Phys.
71, 5310 (1992).
[3] S. Y. Yi, S. Y. Shin, Y. S. Jin and Y. S. Son, Appl.
Phys. Lett. 68, 2493 (1996).
[4] Z. Tang, O. Eknoyan, H. F. Taylor and V. P. Swenson, Electronics Lett. 28, 2248 (1992).
[5] A. M. Glass, M. E. Lines and K. Nassau, Appl. Phys.
Lett. 31, 249 (1977).
[6] M. Avrami, J. Chem. Phys. 9, 177 (1941).
[7] K. Matsusita, T. Komatsu and R. Yokota, J. Mat.
Sci. 19, 291 (1984).
[8] J. W. Christian, The theory of transformations in metals and alloys, 2nd Part 1 (Pergamon Press, NY, 1975).
[9] S. J. Kim J. H. Cho, J. E. Kim and Y. S. Yang,
Ferroelectrics, 230, 49 (1999).
A Study of the Crystallization Mechanism in an 8LiTaO 3 -SiO 2 Dielectric Glass
Young-Hoon Rim
∗School of Liberal Arts, Semyung University, Chechon 390-711 (Received 5 September 2003)
The crystallization process for LiTaO
3SiO
2(LiTaO
3: SiO
2= 8 : 1 in mole ratio) has been studied. The glass sample was prepared by using a tri-arc melt twin roller quenching method. X- ray and differential thermal analysis were used to determine the crystallization mechanism in and the activation energy for crystallization of LiTaO
3glass. For the range of measured temperatures as the temperature was increased, the SiO
2remained in the glass state, but the LiTaO
3changed into crystals in the LiTaO
3SiO
2glass sample. The correspondig activation energy was 9.6 eV, and the crystallization mechanism was interface-controlled growth with a decreased nucleation rate.
PACS numbers: 61.43.Er, 61.50.-f, 81.05.Kf, 81.10.Jt
Keywords: Crystallization process, Dielectric glass, Activation energy
∗