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스컬용융법에 의해 성장시킨 Co와 Pr이 첨가된 이트리아안정화큐빅지르코니아(YSZ) 단결정의 연구

Investigation of Co- and Pr-doped yttria-stabilized cubic zirconia (YSZ) single crystal grown by skull melting method

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주제분류재료공학

초록

Co(0.7 wt%)와 Pr(2.0, 3.5 및 5.0 wt%)이 첨가된 큐빅지르코니아(ZrO2: Y2O3= 50 : 50wt%) 단결정을 스컬용융법으로 성장 후 N2 분위기에서 1150oC로 5시간 동안 열처리 하였다. 갈색의 단결정들은 각각 어두운 갈녹색, 녹청색 또는 밝은 녹색으로 변화되었다. 열처리 전·후의 YSZ 단결정들을 직경 7.5, 두께 3 mm의 웨이퍼로 연마 하여 UV-VIS 분광광도계및 XRD(X-ray diffraction)로 광학적 또는 구조적 특성 분석을 행하였다. Co2+(약 589 nm: Γ8[4A2(4F)]→Γ8+ Γ7[4T1(4F)], 약610 nm: Γ8[4A2(4F)]→Γ8[4T1(4F)], 약 661 nm: Γ8[4A2(4F)]→Γ6[4T1(4F)]) 및 Pr3+(약 450 nm:3H4-3P2, 약 473 nm:3H4→3P1, 약484 nm:3H4→3P0)에 의한 흡수, 이온화에너지 및 격자상수 변화를 확인하였다.

Abstract

Co-(0.7 wt%) and Pr-(2.0, 3.5 or 5.0 wt%) doped cubic zirconia (ZrO2 : Y2O3 = 50 : 50 wt%) single crystalsgrown by a skull melting method were heat-treated in N2 at 1150oC for 5 hrs. The brown colored as-grown single crystalswere changed into either dark brownish green, greenish blue and light green color after the heat treatment. Before and afterthe heat treatment, the YSZ (yttria-stabilized zirconia) single crystals were cut for wafer form (ø7.5 mm × t3 mm). The opticaland structural properties were examined by UV-VIS spectrophotometer and X-ray diffraction. Absorption by Co2+(≒589 nm:Γ8[4A2(4F)]→Γ8 +Γ7[4T1(4F)], ≒610 nm: Γ8[4A2(4F)]→Γ8[4T1(4F)], ≒661 nm: Γ8[4A2(4F)]→Γ6[4T1(4F)]) and Pr3+(≒450 nm:3H4 −3P2, ≒473 nm:3H4→3P1, ≒484 nm:3H4→3P0), change of ionization energy and lattice parameter were confirmed.

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