KR20200099406A - 단결정 재료 및 그 제조 방법, 적층체, 세라믹 전자 부품 및 장치 - Google Patents

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KR20200099406A
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곽찬
김기홍
양대진
이창수
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Abstract

단결정 기판, 그리고 복수의 나노시트로부터 형성되고 상기 단결정 기판의 결정 방향(crystallographic direction)과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료를 포함하는 적층체, 상기 단결정 재료 및 그 제조 방법, 세라믹 전자 부품 및 장치에 관한 것이다.

Description

단결정 재료 및 그 제조 방법, 적층체, 세라믹 전자 부품 및 장치{SINGLE CRYSTAL MATERIAL AND METHOD OF FORMING THE SAME AND STACKED STRUCTURE AND CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT AND DEVICE}
단결정 재료 및 그 제조 방법, 적층체, 세라믹 전자 부품 및 장치에 관한 것이다.
세라믹을 사용하는 세라믹 전자 부품으로 커패시터, 인덕터, 압전 소자, 바리스터 또는 서미스터 등이 있다. 이 중 커패시터는 정전 용량을 얻기 위해 사용되는 전자 부품으로 전자회로를 구성하는 중요한 소자이다. 커패시터의 일 예인 적층 세라믹 커패시터(multi-layer ceramic capacitor, MLCC)는 복수의 커패시터를 포함하며 예컨대 칩 형태로 제조되어 액정표시장치 등의 영상 기기, 컴퓨터 및 모바일 폰 등 다양한 전자 장치, 전기 자동차 및 스마트 카와 같은 차량 장치의 인쇄회로기판에 장착되어 전기를 충전 또는 방전시키는 역할을 할 수 있고, 커플링(coupling), 디커플링(decoupling), 임피던스 매칭(impedance matching)용 소자 등에 사용될 수 있다.
최근 전자기기에 고기능화, 고효율화 및 소형화가 요구됨에 따라 다양한 장치 내에 장착되는 적층 세라믹 커패시터와 같은 세라믹 전자 부품 또한 고성능화 및 소형화가 요구되고 있다.
일 구현예는 유전체로 적용될 수 있고 손쉬운 공정으로 얇은 두께를 구현할 수 있는 단결정 재료를 제공한다.
다른 구현예는 상기 단결정 재료의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 단결정 재료를 포함하는 적층체를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 단결정 재료 또는 상기 적층체를 포함하는 세라믹 전자 부품을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 세라믹 전자 부품을 포함하는 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 단결정 기판, 그리고 복수의 나노시트로부터 형성되고 상기 단결정 기판의 결정 방향(crystallographic direction)과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료를 포함하는 적층체를 제공한다.
상기 단결정 재료의 결정 구조는 상기 단결정 기판의 결정 구조와 동일할 수 있다.
상기 단결정 재료는 상기 나노시트를 이루는 원소들을 포함할 수 있다.
상기 단결정 재료는 상기 나노시트의 소성물을 포함할 수 있다.
상기 단결정 재료는 삼원소계 이상의 다성분 단결정 재료일 수 있다.
상기 나노시트는 층상 물질의 박리 나노구조체, 칼코게나이드, 카본 구조체 또는 헤테로구조체를 포함할 수 있다.
상기 층상 물질의 박리 나노구조체는 층상 페로브스카이트의 박리 나노구조체일 수 있다.
상기 층상 물질의 박리 구조체는 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
A(n-1)BnO(3n+1)
[화학식 2]
ApB(p-1)O3p
[화학식 3]
BpO(2p+1)
상기 화학식 1 내지 3에서,
A는 Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Bi, Hf, Ag, Cd, Ti, Pb 및 란탄족 원소에서 선택된 적어도 하나이고,
B는 A와 다르고 Li, Sc, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Zn, Al, Ga, In, Ge, Sn, Sb, Bi 및 Te에서 선택된 적어도 하나이고,
n≥1 및 p≥1이다.
상기 단결정 재료는 약 0.5nm 내지 10nm의 두께를 가진 박막일 수 있다.
상기 단결정 기판은 금속 단결정, 준금속 단결정, 이원소 화합물, 산화물, 질화물, 황화물, 인화물, 비소화물, 탄화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단결정 기판은 바륨(Ba) 및 스트론튬(Sr) 중 적어도 하나와 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 복수의 나노시트로부터 형성되고 상기 나노시트와 다른 결정 구조를 가진 단결정 재료를 제공한다.
상기 단결정 재료는 상기 나노시트를 이루는 원소들을 포함할 수 있다.
상기 단결정 재료는 상기 나노시트의 소성물을 포함할 수 있다.
상기 단결정 재료는 3원소계 이상의 다성분 단결정 재료일 수 있다.
상기 단결정 재료는 약 0.5nm 내지 10nm의 두께를 가진 박막일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 적층체 또는 상기 단결정 재료를 포함하는 세라믹 전자 부품을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 세라믹 전자 부품을 포함하는 장치를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 복수의 나노시트를 준비하는 단계, 단결정 기판 위에 상기 복수의 나노시트를 적용하는 단계, 그리고 열처리하여 상기 복수의 나노시트로부터 상기 단결정 기판의 결정 방향과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료를 형성하는 단계를 포함하는 단결정 재료의 제조 방법을 제공한다.
상기 복수의 나노시트를 적용하는 단계는 상기 복수의 나노시트를 포함하는 나노시트 분산액을 Langmuir-Blodgett 방법, Layer-by-Layer 방법, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅 또는 딥 코팅으로 상기 나노시트 분산액을 코팅하여 이차원 나노시트 단층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 나노시트를 적용하는 단계는 상기 이차원 나노시트 단층을 형성하는 단계를 복수 회 수행하여 복수의 이차원 나노시트 단층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리하는 단계는 상기 나노시트의 결정 구조를 변화시킬 수 있는 온도보다 높은 온도에서 수행할 수 있다.
상기 열처리하는 단계는 약 300도 내지 1800도에서 수행할 수 있다.
상기 제조 방법은 상기 열처리하는 단계 후에 상기 열처리하는 온도보다 낮은 온도에서 추가 어닐링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
진공 챔버 등의 장비 없이 손쉬운 공정으로 얇은 두께의 단결정 재료를 형성할 수 있고 이에 따라 양호한 유전 특성을 가진 유전체를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 적층체를 개략적으로 보여주는 단면도이고,
도 2 내지 10은 적층체 또는 단결정 재료의 일 예에 따른 제조 방법을 보여주는 개략도이고,
도 11은 일 구현예에 따른 세라믹 전자 부품을 보여주는 개략도이고,
도 12는 또 다른 구현예에 따른 세라믹 전자 부품을 개략적으로 보여주는 사시도이고,
도 13은 도 12의 세라믹 전자 부품을 A-A’ 방향으로 자른 단면도이고,
도 14는 제조예 1에서 열처리 전 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이고,
도 15는 제조예 1에서 열처리 후 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이고,
도 16은 제조예 2에서 열처리 전 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이고,
도 17은 제조예 2에서 열처리 후 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이고,
도 18 내지 도 20은 제조예 1에 따른 적층체의 XRD 그래프이고,
도 21은 제조예 1에서 열처리 전 이차원 나노시트 단층의 TEM-EDS 그래프이고,
도 22는 제조예 1에서 열처리 후 단결정 재료의 TEM-EDS 그래프이고,
도 23은 제조예 2에서 열처리 전 이차원 나노시트 단층의 TEM-EDS 그래프이고,
도 24는 제조예 2에서 열처리 후 단결정 재료의 TEM-EDS 그래프이다.
이하, 구현예들에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 권리 범위는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하 도면을 참고하여, 일 구현예에 따른 적층체(stacked structure)를 설명한다.
일 구현예에 따른 적층체는 예컨대 유전체, 반도체, 도전체 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 적층체를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 적층체(10)는 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)를 포함한다.
단결정 기판(11)은 결정 전체가 일정한 결정축을 따라 규칙적으로 배열된 단결정(single crystal)으로 이루어진 구조를 가질 수 있으며, 실질적으로 결정계(grain boundary)를 가지지 않을 수 있다. 단결정 기판(11)은 예컨대 입방정계(cubic), 삼방정계(trigonal), 사방정계 (orthorhombic) 육방정계(hexagonal) 또는 능면체(Rhombohedral) 결정 구조를 가질 수 있다. 단결정 기판(112)의 결정 방향(면 방향)은 예컨대 (100), (111), (110) 또는 (010) 일 수 있다.
단결정 기판(11)은 예컨대 금속 단결정(metal single crystal), 준금속 단결정(semi-metal single crystal), 이원소 화합물, 산화물, 질화물, 황화물, 인화물, 비소화물, 탄화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 단결정 기판(11)은 예컨대 Si, Al, Ba, Sr, Ti, Ga, As, Sb, In, La, Li, Nb, Mg,Ta, Si, Te, Y 및 Zn 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예컨대 Al2O3 (sapphire), AlN, BaTiO3, M-doped BaTiO3 (M은 금속 또는 준금속에서 선택된 하나 이상의 원소일 수 있으며, 예컨대 Nb 일 수 있다), SrTiO3, M-doped SrTiO3 (M은 금속 또는 준금속에서 선택된 하나 이상의 원소일 수 있으며, 예컨대 Nb 일 수 있다), GaAs, GaSb, GaN, GaP, InP, InAs, LaAlO3, LiNbO3, MgO, MgAl2O4 (spinel), SrLaAlO4, SrLaGaO4, Sr2AlTaO6, SiC, SiO2 (quartz), TiO2, TeO2, YAlO3, ZnO, ZnS 또는 이들의 조합일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 단결정 기판(11)은 산화물일 수 있으며, 예컨대 바륨(Ba) 및 스트론튬(Sr) 중 적어도 하나와 티타늄(Ti)을 포함할 수 있으며, 예컨대 BaTiO3, M-doped BaTiO3 (M은 전술한 바와 같다), SrTiO3 또는 M-doped SrTiO3 (M은 전술한 바와 같다)일 수 있다.
단결정 재료(12)는 단결정 기판(11)의 적어도 일면에 위치할 수 있으며, 예컨대 단결정 기판(11)의 일면 또는 양면에 위치할 수 있다. 일 예로, 단결정 재료(12)는 단결정 기판(11)의 일면 또는 양면에 위치한 단결정 박막(single crystal thin film)일 수 있으며, 예컨대 약 0.5nm 내지 10nm의 두께를 가진 단결정 박막일 수 있다. 일 예로, 단결정 재료(12)는 약 1nm 내지 10nm의 두께를 가질 수 있고 상기 범위 내에서 약 1nm 내지 9nm, 약 1nm 내지 8nm 또는 약 1nm 내지 7nm의 두께를 가질 수 있다.
단결정 재료(12)는 복수의 나노시트(nanosheets)를 전구체로 사용하여 얻어진 결과물일 수 있으며, 예컨대 복수의 나노시트를 코팅하고 열처리하여 얻어진 결과물일 수 있다. 일 예로, 단결정 재료(12)는 나노시트의 소성물일 수 있다.
나노시트는 소정의 면방향 크기(lateral size)를 가진 얇은 판상 모양을 가질 수 있다. 나노시트의 면방향 크기는 예컨대 약 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 약 0.2㎛ 내지 20㎛일 수 있고, 0.3㎛ 내지 15㎛일 수 있고, 약 0.5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 나노시트는 예컨대 유전체, 반도체, 도전체 또는 이들의 조합일 수 있고, 예컨대 유전체일 수 있다. 나노시트의 평균 두께는 예컨대 약 5nm 이하일 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 3nm 이하, 예컨대 약 2nm 이하, 예컨대 약 1.5nm 이하일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 0.5nm 내지 5nm, 약 0.5nm 내지 3nm, 약 0.5nm 내지 2nm 또는 약 0.5nm 내지 1.8nm, 약 1nm 내지 5nm, 약 1nm 내지 3nm, 약 1nm 내지 2nm 또는 약 1nm 내지 1.8nm 일 수 있다.
나노시트는 예컨대 유전체, 반도체, 도전체 또는 이들의 조합일 수 있으며, 단원소계, 이원소계 또는 삼원소계 이상의 다성분계 물질일 수 있다. 일 예로, 나노시트는 이원소계 또는 삼원소계 이상의 다성분계의 산화물, 질화물, 황화물, 인화물, 비소화물, 탄화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대 나노시트는 삼원소계 내지 오원소계 물질일 수 있다.
일 예로, 나노시트는 예컨대 층상 구조를 가진 물질(이하 '층상 물질(layered material)'이라 한다)의 박리 나노구조체(exfoliated nanostructure), 칼코게나이드(chalcogenide), 카본 구조체(carbon structure), 헤테로구조체(heterostructure) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
층상 물질의 박리 나노구조체는 예컨대 층상 유전체의 박리 나노구조체일 수 있고, 예컨대 층상 페로브스카이트(layered perovskite) 유전체의 박리 나노구조체일 수 있으며, 예컨대 아우리빌리우스 상(aurivilius phase), 루들스덴-파퍼 상(ruddlesden-popper phase), 디온-제이콥슨 상(Dion―Jacobson phase) 및 티타노 니오베이트 상(titano-niobate phase)의 유전체의 박리 나노구조체일 수 있다.
일 예로, 층상 물질의 박리 나노구조체는 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표현되는 유전체일 수 있다.
[화학식 1]
A(n-1)BnO(3n+1)
[화학식 2]
ApB(p-1)O3p
[화학식 3]
BpO(2p+1)
상기 화학식 1 내지 3에서,
A는 Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Bi, Hf, Ag, Cd, Ti, Pb 및 란탄족 원소에서 선택된 적어도 하나일 수 있고,
B는 A와 다르고 Li, Sc, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Zn, Al, Ga, In, Ge, Sn, Sb, Bi 및 Te에서 선택된 적어도 하나일 수 있고,
n≥1 및 p≥1일 수 있다.
일 예로, 1≤n≤10 및 1≤p≤10일 수 있다.
일 예로, 층상 물질의 박리 나노구조체는 Ca2Nb3O10, Ca2NaNb4O13, Ca2Na2Nb5O16, Sr2Nb3O10, Sr2 - xBaxNb3O10 (0<x<2), SrBi4Ti4O15, Sr2 - xBaxBi4Ti4O15 (0<x<2), Ti2NbO7, LaNb2O7 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
칼코게나이드는 적어도 하나의 칼코겐 음이온을 포함하는 화합물이며, 예컨대 Group III 칼코게나이드, Group IV 칼코게나이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
카본 구조체는 카본으로 이루어진 2차원 판상 모양의 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 그래파이트(graphite) 또는 그 유도체, 그래핀(graphene) 또는 그 유도체를 포함할 수 있다.
헤테로구조체는 이차원 반도체의 박리 나노구조체일 수 있으며, 예컨대 육방정계 보론 나이트라이드(hexagonal boron nitride, h-BN), WS2, WSe2, MoS2, MoSe2 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
나노시트는 고온에서 안정한 상(phase)으로 상 전이될 수 있으며 예컨대 둘 이상의 상이 공존할 수도 있다.
전술한 바와 같이 단결정 재료(12)는 나노시트를 전구체로 사용하여 얻어진 결과물일 수 있다. 이에 따라 단결정 재료(12)는 나노시트를 이루는 원소들을 포함할 수 있으며 예컨대 단결정 재료(12)를 이루는 원소들과 나노시트를 이루는 원소들은 같을 수 있다.
일 예로, 단결정 재료(12)는 단원소계, 이원소계 또는 삼원소계 이상의 다성분계 단결정 재료일 수 있다. 일 예로, 단결정 재료(12)는 이원소계 또는 삼원소계 이상의 다성분계 산화물, 질화물, 황화물, 인화물, 비소화물, 탄화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대 단결정 재료(12)는 삼원소계 내지 오원소계일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 단결정 재료(12)는 나노시트의 열처리에 의해 얻어진 결과물일 수 있다. 이에 따라 나노시트의 결정 구조는 열처리에 의해 상 변화될 수 있으며 이에 따라 단결정 재료(12)의 결정 구조는 나노시트의 결정 구조와 다를 수 있다.
일 예로, 상 변화시, 단결정 재료(12)의 결정 구조는 하부에 위치한 단결정 기판(11)의 결정 구조에 따라 바뀔 수 있으며, 예컨대 단결정 재료(12)는 단결정 기판(11)의 결정 방향(crystallographic direction)과 동일한 방향성(orientation)을 가질 수 있다. 일 예로, X선 회절 분석(X-ray diffraction, XRD)에서, 단결정 재료(12)와 단결정 기판(11)은 실질적으로 동일한 위치에서 피크가 관찰될 수 있으며 이로부터 단결정 재료(12)의 면방향은 단결정 기판(11)의 면방향과 실질적으로 같음을 예측할 수 있다. 이에 따라 단결정 재료(12)의 결정 구조는 단결정 기판(11)의 결정 구조와 동일할 수 있다.
일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)의 면 방향은 각각 (100)일 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)의 면 방향은 각각 (111)일 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)의 면 방향은 각각 (110)일 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)의 면 방향은 각각 (010)일 수 있다.
일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)는 각각 입방정계(cubic) 결정 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)는 각각 삼방정계(trigonal) 결정 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)는 각각 사방정계(orthorhombic) 결정 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)는 각각 육방정계(hexagonal) 결정 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 단결정 기판(11)과 단결정 재료(12)는 각각 능면체(Rhombohedral) 결정 구조를 가질 수 있다.
적층체(10)는 유전체, 반도체, 도전체 또는 이들의 조합일 수 있으며, 예컨대 유전체일 수 있다.
단결정 재료(12)는 단결정 기판(11)으로부터 분리되어 단독으로 사용될 수 있으며, 단결정 재료(12)는 유전체, 반도체, 도전체 또는 이들의 조합일 수 있으며, 예컨대 유전체일 수 있다.
이하 전술한 적층체 또는 단결정 재료의 일 예에 따른 제조 방법을 설명한다.
도 2 내지 10은 적층체 또는 단결정 재료의 일 예에 따른 제조 방법을 보여주는 개략도이다.
도 2를 참고하면, 층상 물질(12AA)을 준비한다.
일 예로, 층상 물질(12AA)은 층상 세라믹 물질일 수 있으며, 예컨대 금속 산화물과 알칼리금속 화합물 및/또는 알칼리토금속 화합물을 포함하는 혼합물을 열처리하여 얻을 수 있다.
일 예로, 금속 산화물은 예컨대 전이금속 산화물일 수 있으며, 예컨대 Nb, Sr, Bi, Ti, Re, V, Os, Ru, Ta, Ir, W, Ga, Mo, In, Cr, Rh, Mn, Co, Fe 또는 이들의 조합을 포함하는 산화물에서 선택될 수 있으며, 예컨대 Nb2O5 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 산화물은 예컨대 수화물, 비수화물 또는 수화물과 비수화물의 혼합 형태로 존재할 수 있다. 알칼리금속 화합물 및/또는 알칼리토금속 화합물은 예컨대 Ca, K 또는 이들의 조합을 포함하는 화합물에서 선택될 수 있으며, 예컨대 CaCO3, K2CO3 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 산화물과 알칼리금속 화합물 및/또는 알칼리토금속 화합물의 혼합 비율은 제조하고자 하는 세라믹 재료의 조성을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 1몰당 알칼리금속 화합물 및/또는 알칼리토금속 화합물 약 0.1몰 내지 1몰을 혼합할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 열처리는 예컨대 질소 분위기, 아르곤 분위기 또는 진공과 같은 불활성 분위기에서 약 750 내지 1800도에서 약 5시간 내지 50시간 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참고하면, 층상 물질(12AA)은 예컨대 복수의 나노시트(12A) 사이에 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속(M)이 배치된 삼차원 구조를 가질 수 있다. 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속(M)은 금속 양이온 형태로 존재할 수 있다. 층상 물질(12AA)은 분쇄되어 분말 형태로 얻을 수 있다.
이어서 층상 물질(12AA)을 박리한다. 박리는 다양한 방법으로 수행될 수 있으며, 예컨대 삼투압 현상을 이용한 양성자산, 유기 양이온의 순차적 이온교환과 층간삽입반응으로 수행될 수 있다.
일 예로, 도 4를 참고하면, 층상 물질(12AA)에 염산, 황산, 질산과 같은 산성 용액을 공급하여 산 교환 처리하여 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속(M)의 적어도 일부가 수소 이온(H+) 또는 하이드로늄 이온(H3O+)으로 교환된 프로톤 교환된 층상 물질(12AA-1)을 얻을 수 있다. 산성 용액의 농도, 처리 온도 및 처리 시간 등은 적절히 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
이어서 도 5를 참고하면, 얻어진 프로톤 교환된 층상 물질(12AA-1)에 인터칼런트(IC)를 삽입하여 인터칼레이션된 층상 물질(12AA-2)를 얻을 수 있다. 인터칼런트(IC)는 프로톤 교환된 층상 물질(12AA-1)의 나노시트들(12A) 사이에 삽입되어 복수의 나노시트들(12A)이 쉽게 분리될 수 있도록 한다. 인터칼레이션은 예컨대 유기물 인터칼런트를 사용하여 수행될 수 있고, 예컨대 C1 내지 C20 알킬암모늄염 화합물을 인터칼런트(IC)로서 사용하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 알킬암모늄염 화합물은 예컨대 테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 같은 테트라메틸암모늄 화합물, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드와 같은 테트라에틸 암모늄 화합물, 테트라프로필암모늄 하이드록사이드와 같은 테트라프로필암모늄 화합물, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드와 같은 테트라부틸암모늄 화합물 및/또는 벤질메틸암모늄 하이드록사이드와 같은 벤질알킬암모늄 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
알킬암모늄염 화합물은 수용액 형태로 제공될 수 있으며, 알킬암모늄염 수용액의 농도는 프로톤 교환된 층상 물질(12AA-1)의 프로톤을 기준으로 약 0.01 내지 20mol%일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 인터칼레이션 처리의 온도 및 시간은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 약 25도 내지 80도에서 약 1일 내지 5일 동안 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 인터칼런트는 프로톤 교환된 층상 물질(12AA-1)의 층들 사이에 삽입되어 얇은 판상 모양의 나노시트(12A)로 쉽게 분리될 수 있도록 한다. 효과적인 박리를 위해 원심분리, 초음파 또는 이들의 조합을 수행할 수 있다.
층상 물질(12AA)로부터 박리된 나노시트(12A)는 용매 상에 분산된 나노시트 분산액의 형태로 얻어질 수 있다. 용매는 예컨대 고유전율 용매일 수 있으며, 예컨대 물 또는 극성 용매일 수 있으며, 예컨대 물, 알코올, 아세트니트릴, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 프로필렌카보네이트 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 6의 (A)을 참고하면, 단결정 기판(11) 위에 복수의 나노시트(12A)를 적용한다. 복수의 나노시트(12A)의 적용은 단결정 기판(11) 위에 나노시트 분산액을 공급하고 용액 공정으로 수행할 수 있다. 예컨대 단결정 기판(11) 위에 나노시트 분산액을 Langmuir-Blodgett 방법, Layer-by-Layer 방법, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅 또는 딥 코팅으로 코팅하여 이차원 나노시트 단층(2-dimensional nanosheet monolayer)(12A-1)을 형성할 수 있다. 이어서 선택적으로 건조할 수 있다.
선택적으로, 이차원 나노시트 단층(12A-1)을 형성하는 단계를 복수 회 수행하여 복수의 이차원 나노시트 단층(12A-1)을 형성할 수도 있다. 일 예로, 이차원 나노시트 단층(12A-1)은 1개 내지 20개로 형성될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 1개 내지 15개, 1개 내지 12개, 1개 내지 10개, 1개 내지 8개, 1개 내지 7개 또는 1개 내지 5개로 형성될 수 있다.
일 예로, 이차원 나노시트 단층은 Langmuir-Blodgett 방법에 의해 형성될 수 있다. 이에 대해 도 7 내지 도 10을 참고하여 설명한다.
도 7을 참고하면, 배쓰(bath)(23)에 단결정 기판(11)을 수직 방향으로 배치하고 복수의 나노시트(12A)를 포함하는 나노시트 분산액(25)을 채울 수 있다. 이어서 도 8을 참고하면, 배쓰(23)의 양 끝에 배치된 배리어(barrier)(24)를 단결정 기판(11) 측으로 가압하고 단결정 기판(11)을 수직 방향으로 당김으로써 단결정 기판(11) 위에 복수의 나노시트(12A)를 부착시킬 수 있다. 이어서 도 9를 참고하면, 배쓰(23)에서 복수의 나노시트(12A)가 부착된 단결정 기판(11)을 분리하여 건조함으로써 복수의 나노시트(12A)가 면 방향으로 배열된 이차원 나노시트 단층 막(12A-1)이 형성될 수 있다. 이어서 도 10을 참고하면, 이차원 나노시트 단층 막(12A-1)을 동일한 방법으로 복수 회 수행하여 복수의 이차원 나노시트 단층(12A-n)을 형성할 수 있다. 여기서 n은 예컨대 2 내지 20일 수 있고, 상기 범위 내에서 예컨대 2 내지 15, 2 내지 12, 2 내지 10, 2 내지 8, 2 내지 7 또는 2 내지 5일 수 있다.
이차원 나노시트 단층의 총 두께는 예컨대 약 0.5nm 내지 1000nm일 수 있다.
이어서 도 6의 (B)를 참고하면, 이차원 나노시트 단층(12A-1)이 형성된 단결정 기판(11)을 열처리(Δ)하여 단결정 재료(12)를 형성한다.
열처리는 나노시트(12A)의 결정 구조를 변화시킬 수 있는 온도보다 높은 온도에서 수행할 수 있다. 열처리는 예컨대 약 300도 내지 1800도에서 수행할 수 있으며 예컨대 약 400도 내지 1800도, 약 500도 내지 1800도, 약 700도 내지 1800도, 약 800도 내지 1800도, 약 900도 내지 1800도, 약 1000도 내지 1800도, 약 1000도 내지 1600도 또는 약 1000도 내지 1400도에서 수행할 수 있다.
열처리는 예컨대 산화 분위기 및/또는 환원 분위기에서 수행될 수 있으며 예컨대 H2 가스 분위기, N2 분위기, N2/H2 혼합 가스 분위기, He 분위기, He/H2 혼합 가스 분위기, Ar 분위기, Ar/H2 혼합 가스 분위기, 공기 분위기 및/또는 공기/H2 혼합 가스 분위기에서 수행될 수 있다. 혼합 가스 분위기는 G:H2 (G는 N2, He, Ar 또는 공기이다)의 부피비가 예컨대 약 1:99 내지 99:1, 약 10:90 내지 90:10, 약 20:80 내지 80:20, 약 30:70 내지 70:30, 약 40:60 내지 60:40, 약 50:50일 수 있다. 열처리는 예컨대 약 0.5시간 내지 6시간 동안 수행할 수 있으며, 예컨대 약 1시간 내지 4시간 동안 수행할 수 있다.
열처리 과정에서, 복수의 나노시트(12A)를 이루는 결정은 단결정 기판(11)의 결정을 시드 결정(seed crystal)으로 하여 상 변화될 수 있으며, 이에 따라 복수의 나노시트(12A)를 이루는 결정은 단결정 기판(11)의 결정 방향과 실질적으로 동일한 방향성을 가지도록 재정렬될 수 있다. 이에 따라 복수의 나노시트(12A)로부터 단결정 기판(11)의 결정 구조와 실질적으로 동일한 단결정 재료(12)가 형성될 수 있다.
선택적으로, 열처리하는 단계 후에 어닐링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 어닐링은 상술한 열처리보다 낮은 온도에서 수행될 수 있으며 예컨대 약 200도 내지 1000도에서 수행할 수 있으며 예컨대 약 250도 내지 900도, 약 280도 내지 800도에서 수행될 수 있다.
전술한 적층체(10) 또는 단결정 재료(12)는 단결정의 특성이 요구되는 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 예컨대 유전체로서 세라믹 전자 부품에 적용될 수 있다.
도 11은 일 구현예에 따른 세라믹 전자 부품을 보여주는 개략도이다.
도 11은 세라믹 전자 부품의 일 예인 캐패시터(50)를 보여준다.
도 11을 참고하면, 일 구현예에 따른 캐패시터(50)는 서로 마주하는 한 쌍의 전극(51, 52) 및 유전체(53)를 포함한다.
한 쌍의 전극(51, 52)은 도전체를 포함하며, 예컨대 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한 쌍의 전극(51, 52)은 예컨대 금속판일 수도 있고 예컨대 도전층일 수도 있고 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 도금된 금속 도금판일 수도 있다. 여기서 기판은 예컨대 유리 기판, 반도체 기판, 고분자 기판 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 예로, 전술한 단결정 기판(11)이 도전체일 경우, 단결정 기판(11)은 한 쌍의 전극(51, 52) 중 하나일 수 있다.
유전체(53)는 전술한 단결정 재료(12)를 포함할 수 있다.
도 12는 다른 구현예에 따른 세라믹 전자 부품을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 13은 도 12의 세라믹 전자 부품을 A-A’ 방향으로 자른 단면도이다.
본 구현예에 따른 세라믹 전자 부품은 도 11의 캐패시터를 단위 캐패시터로 하여 복수 개 적층된 구조를 가지는 적층 세라믹 캐패시터(multilayer ceramic capacitor, MLCC)(100)이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 적층 세라믹 캐패시터(100)는 캐패시터 바디(61)와 외부 전극(62,63)을 포함한다. 캐패시터 바디(61)는 도 11에 도시된 캐패시터(50)가 복수 개 적층된 구조를 가지며, 각 캐패시터는 전술한 바와 같이 전극(내부 전극)(51, 52)과 유전체(53)을 포함한다. 구체적인 설명은 전술한 바와 같다.
상기에서는 세라믹 전자 부품의 일 예로 캐패시터 및 적층 세라믹 캐패시터를 설명하였지만 이에 한정되지 않고 예컨대 인덕터, 압전 소자, 바리스터 또는 써미스터 등과 같은 세라믹을 사용하는 모든 전자 부품에 적용될 수 있다.
전술한 캐패시터 및 적층 세라믹 캐패시터와 같은 세라믹 전자 부품은 다양한 전자 장치에 포함될 수 있으며 예컨대 액정표시장치 등의 영상 기기, 컴퓨터 및 모바일 폰 등의 전자 장치, 전기 자동차 및 스마트 카와 같은 차량 장치 등에 포함될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예
합성예 1: 나노시트(Ca 2 Na 2 Nb 5 O 16 )의 합성
K2CO3, CaCO3, Nb2O5 및 NaNbO3을 준비한다. 이어서 상기 분말을 에탄올을 넣고 볼밀을 사용하여 24시간 혼합한다. 이어서 혼합한 분말을 비커에서 마그네틱 바와 핫 플레이트를 이용하여 혼합하면서 건조한다. 충분한 건조를 위하여 추가적으로 100도 오븐에서 1일간 건조한다. 이어서 공기 분위기에서 1200도에서 10시간 하소를 하여 KCa2Na2Nb5O16 층상 물질을 준비한다.
이어서 KCa2Na2Nb5O16 층상 물질을 HCl 용액 또는 HNO3 용액에 넣어 교반한 후 여과하여 HCa2Na2Nb5O16 분말을 얻는다. 얻어진 HCa2Na2Nb5O16 분말을 테트라부틸암모늄 수용액(tetrabutylammonium hydroxide solution, TBAOH)에 넣어 교반하고 원심 분리하여 복수의 나노시트들로 박리한다. 이때 HCa2Nb3O10·1.5H2O와 TBAOH는 1:1의 비율로 혼합한다. 박리는 상온에서 7일 동안 150rpm으로 기계적으로 흔들면서 진행한다. 이어서 비커의 바닥 침전물을 제거한 후, 원심 분리기를 이용하여 2,000rpm의 조건에서 30분 동안 원심분리한 후 상등액(2/3)만 사용하고 가라앉은 잔류물은 버린다. 이어서 원심분리된 상등액을 멤브레인을 사용하여 투석하여 테트라부틸암모늄 수용액을 제거하여 Ca2Na2Nb5O16 나노시트를 포함하는 나노시트 분산액을 제조한다. Ca2Na2Nb5O16 나노시트는 층상 페로브스카이트(layered perovskite) 구조를 가지며, 약 1.5nm의 평균 두께와 약 500nm의 평균 면방향 크기를 갖는다.
합성예 2: 나노시트(Sr 1.8 Ba 0.2 Nb 3 O 10 )의 합성
K2CO3, SrCO3, Nb2O5 및 BaCO3을 준비한다. 이어서 상기 분말을 에탄올을 넣고 볼밀을 사용하여 24시간 혼합한다. 이어서 혼합한 분말을 비커에서 마그네틱 바와 핫 플레이트를 이용하여 혼합하면서 건조한다. 충분한 건조를 위하여 추가적으로 100도 오븐에서 1일간 건조한다. 이어서 공기 분위기에서 1200도에서 24시간 하소를 하여 KSr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 층상 물질을 준비한다.
이어서 KSr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 층상 물질을 HCl 용액 또는 HNO3 용액에 넣어 교반한 후 여과하여 HSr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 분말을 얻는다. 얻어진 HSr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 분말을 테트라부틸암모늄 수용액(tetrabutylammonium hydroxide solution, TBAOH)에 넣어 교반하고 원심 분리하여 복수의 나노시트들로 박리한다. 이때 HSr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10·1.5H2O와 TBAOH는 1:1의 비율로 혼합한다. 박리는 상온에서 7일 동안 150rpm으로 기계적으로 흔들면서 진행한다. 이어서 비커의 바닥 침전물을 제거한 후, 원심 분리기를 이용하여 2,000rpm의 조건에서 30분 동안 원심분리한 후 상등액(2/3)만 사용하고 가라앉은 잔류물은 버린다. 이어서 원심분리된 상등액을 멤브레인을 사용하여 투석하여 테트라부틸암모늄 수용액을 제거하여 Sr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 나노시트를 포함하는 나노시트 분산액을 제조한다. Sr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 나노시트는 층상 페로브스카이트(layered perovskite) 구조를 가지며, 약 2nm의 평균 두께와 약 300nm의 평균 면방향 크기를 갖는다.
제조예
제조예 1
Nb-doped SrTiO3 (Nb-STO, 제조사: MTI Corp.) (100) 단결정 기판에 합성예 1에서 얻은 Ca2Na2Nb5O16 나노시트 분산액을 Langmuir-Blodgett 방법 (KSV NIMA)으로 기판 상승 속도 1mm/min 및 표면 압력 12mN/m으로 코팅하여 이차원 나노시트 단층을 형성한다. 이어서 상기 코팅을 4번 더 수행하여 총 5층의 이차원 나노시트 단층을 형성한다.
이어서 공기 및 H2 분위기에서 1250℃의 온도로 2시간 열처리를 수행하고 추가적으로 공기 분위기에서 700℃의 온도로 2시간 어닐링을 수행하여 Nb-doped SrTiO3 단결정 기판 위에 단결정 재료가 형성된 적층체를 제조한다.
제조예 2
Nb-doped SrTiO3 (Nb-STO) (제조사: MTI Corp.) (100) 단결정 기판에 합성예 2에서 얻은 Sr1 . 8Ba0 . 2Nb3O10 나노시트 분산액을 Langmuir-Blodgett 방법 (KSV NIMA)으로 기판 상승 속도 1mm/min 및 표면 압력 15mN/m으로 코팅하여 이차원 나노시트 단층을 형성한다. 이어서 상기 코팅을 2번 더 수행하여 총 3층의 이차원 나노시트 단층을 형성한다.
이어서 공기 및 H2 분위기에서 1250℃의 온도로 2시간 열처리를 수행하고 추가적으로 공기 분위기에서 700℃의 온도로 2시간 어닐링을 수행하여 Nb-doped SrTiO3 단결정 기판 위에 단결정 재료가 형성된 적층체를 제조한다.
평가 I
제조예 1, 2에서, 열처리 전후의 박막 단면 및 원자 구조의 변화를 고배율 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscope, HR-TEM)을 사용하여 확인한다.
도 14는 제조예 1에서 열처리 전 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이고, 도 15는 제조예 1에서 열처리 후 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이다.
도 14 및 15를 참고하면, 열처리 전의 5층의 이차원 나노시트 단층이 열처리를 통해 단결정 기판과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료로 변화된 것을 확인할 수 있다.
도 16은 제조예 2에서 열처리 전 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이고, 도 17은 제조예 2에서 열처리 후 적층체의 단면을 보여주는 HR-TEM 사진이다.
도 16 및 17을 참고하면, 열처리 전의 3층의 이차원 나노시트 단층이 열처리를 통해 단결정 기판과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료로 변화된 것을 확인할 수 있다.
평가 II
제조예 1에 따른 적층체의 단결정 재료의 결정 구조를 X선 분광(X-ray diffraction, XRD)으로 확인한다.
도 18 내지 도 20는 제조예 1에 따른 적층체의 XRD 그래프이다.
도 18을 참고하면, XRD 그래프의 Θ-2Θ 스캔에서 단결정 기판(Nb-doped SrTiO3)의 회절 피크(S1) 바로 앞에 단결정 재료로부터 회절된 또 다른 피크(S2)가 관찰됨을 확인할 수 있다.
도 19를 참고하면, 파이축을 약 30도 회전시킨 결과 회절 피크가 사라짐을 확인할 수 있고 이를 통해 단결정 재료는 단결정 기판((100) Nb-doped SrTiO3)의 결정 방향과 동일한 방향성을 가짐을 확인할 수 있다.
도 20을 참고하면, 단결정 기판과 단결정 재료에 각각 검출기(detector)를 배치하고 파이 스캔(phi-scan) 결과 단결정 기판의 회절 피크(S3)와 동일한 위치에 단결정 재료의 회절 피크(S4)가 존재함을 확인할 수 있다. 이로부터 단결정 재료와 단결정 기판의 면방향이 일치함을 확인할 수 있다.
평가 III
제조예 1, 2에 따른 적층체의 단결정 재료의 원소성분을 투과전자현미경-에너지 분산형 엑스선 분광기(transmission electron microscope-energy dispersive spectroscopy, TEM-EDS)를 사용하여 분석한다.
도 21은 제조예 1에서 열처리 전 이차원 나노시트 단층의 TEM-EDS 그래프이고, 도 22는 제조예 1에서 열처리 후 단결정 재료의 TEM-EDS 그래프이다.
도 21 및 도 22를 참고하면, 열처리 후 단결정 재료는 열처리 전 이차원 나노시트 단층을 이루는 원소들을 모두 포함함을 확인할 수 있다. 따라서 열처리 전후에 원소성분의 변화는 없음을 확인할 수 있다.
도 23은 제조예 2에서 열처리 전 이차원 나노시트 단층의 TEM-EDS 그래프이고, 도 24는 제조예 2에서 열처리 후 단결정 재료의 TEM-EDS 그래프이다.
도 23 및 도 24를 참고하면, 열처리 후 단결정 재료는 열처리 전 이차원 나노시트 단층을 이루는 원소들을 모두 포함함을 확인할 수 있다. 따라서 열처리 전후에 원소성분의 변화는 없음을 확인할 수 있다.
실시예
실시예 1
제조예 1에 따른 적층체 위에 Pt 전극을 형성하여 캐패시터를 제조한다.
실시예 2
제조예 2에 따른 적층체 위에 Pt 전극을 형성하여 캐패시터를 제조한다.
평가 IV
실시예 1, 2에 따른 캐패시터의 유전율 및 유전손실을 평가한다.
유전율 및 유전 손실은 4284A LCR meter를 사용하여 평가한다.
그 결과는 표 1과 같다.
유전율(1kHz) 유전손실(tanδ, %)
실시예 1 93 0.09
실시예 2 35 0.09
표 1을 참고하면, 실시예 1, 2에 따른 캐패시터는 양호한 유전 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 권리범위에 속하는 것이다.
10: 적층체
11: 단결정 기판
12: 단결정 재료
12A: 나노시트
12A-1: 이차원 나노시트 단층
12AA: 층상 물질
50: 캐패시터
51, 52: 전극
61: 캐패시터 바디
62, 63: 외부 전극
100: 적층 세라믹 캐패시터

Claims (26)

  1. 단결정 기판, 그리고
    복수의 나노시트로부터 형성되고 상기 단결정 기판의 결정 방향(crystallographic direction)과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료
    를 포함하는 적층체.
  2. 제1항에서,
    상기 단결정 재료의 결정 구조는 상기 단결정 기판의 결정 구조와 동일한 적층체.
  3. 제1항에서,
    상기 단결정 재료는 상기 나노시트를 이루는 원소들을 포함하는 적층체.
  4. 제1항에서,
    상기 단결정 재료는 상기 나노시트의 소성물을 포함하는 적층체.
  5. 제1항에서,
    상기 단결정 재료는 삼원소계 이상의 다성분 단결정 재료인 적층체.
  6. 제1항에서,
    상기 나노시트는 층상 물질의 박리 나노구조체, 칼코게나이드, 카본 구조체 또는 헤테로구조체를 포함하는 적층체.
  7. 제6항에서,
    상기 층상 물질의 박리 나노구조체는 층상 페로브스카이트의 박리 나노구조체인 적층체.
  8. 제6항에서,
    상기 층상 물질의 박리 구조체는 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표현되는 적층체.
    [화학식 1]
    A(n-1)BnO(3n+1)
    [화학식 2]
    ApB(p-1)O3p
    [화학식 3]
    BpO(2p+1)
    상기 화학식 1 내지 3에서,
    A는 Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Bi, Hf, Ag, Cd, Ti, Pb 및 란탄족 원소에서 선택된 적어도 하나이고,
    B는 A와 다르고 Li, Sc, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Zn, Al, Ga, In, Ge, Sn, Sb, Bi 및 Te에서 선택된 적어도 하나이고,
    n≥1 및 p≥1이다.
  9. 제1항에서,
    상기 단결정 재료는 0.5nm 내지 100nm의 두께를 가진 박막인 적층체.
  10. 제1항에서,
    상기 단결정 기판은 금속 단결정, 준금속 단결정, 이원소 화합물, 산화물, 질화물, 황화물, 인화물, 비소화물, 탄화물 또는 이들의 조합을 포함하는 적층체.
  11. 제10항에서,
    상기 단결정 기판은 바륨(Ba) 및 스트론튬(Sr) 중 적어도 하나와 티타늄(Ti)을 포함하는 적층체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적층체를 포함하는 세라믹 전자 부품.
  13. 제12항에 따른 세라믹 전자 부품을 포함하는 장치.
  14. 복수의 나노시트로부터 형성되고 상기 나노시트와 다른 결정 구조를 가진 단결정 재료.
  15. 제14항에서,
    상기 단결정 재료는 상기 나노시트를 이루는 원소들을 포함하는 단결정 재료.
  16. 제14항에서,
    상기 단결정 재료는 상기 나노시트의 소성물을 포함하는 단결정 재료.
  17. 제14항에서,
    상기 단결정 재료는 3원소계 이상의 다성분 단결정 재료인 단결정 재료.
  18. 제14항에서,
    상기 단결정 재료는 0.5nm 내지 100nm의 두께를 가진 박막인 단결정 재료.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 단결정 재료를 포함하는 세라믹 전자 부품.
  20. 제19항에 따른 세라믹 전자 부품을 포함하는 장치.
  21. 복수의 나노시트를 준비하는 단계,
    단결정 기판 위에 상기 복수의 나노시트를 적용하는 단계, 그리고
    열처리하여 상기 복수의 나노시트로부터 상기 단결정 기판의 결정 방향과 동일한 방향성을 가진 단결정 재료를 형성하는 단계
    를 포함하는 단결정 재료의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 복수의 나노시트를 적용하는 단계는
    상기 복수의 나노시트를 포함하는 나노시트 분산액을 Langmuir-Blodgett 방법, Layer-by-Layer 방법, 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅 또는 딥 코팅으로 코팅하여 이차원 나노시트 단층을 형성하는 단계
    를 포함하는 단결정 재료의 제조 방법.
  23. 제22항에서,
    상기 복수의 나노시트를 적용하는 단계는 상기 이차원 나노시트 단층을 형성하는 단계를 복수 회 수행하여 복수의 이차원 나노시트 단층을 형성하는 단계를 포함하는 단결정 재료의 제조 방법.
  24. 제21항에서,
    상기 열처리하는 단계는 상기 나노시트의 결정 구조를 변화시킬 수 있는 온도보다 높은 온도에서 수행하는 단결정 재료의 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 열처리하는 단계는 300도 내지 1800도에서 수행하는 단결정 재료의 제조 방법.
  26. 제21항에서,
    상기 열처리하는 단계 후에 상기 열처리하는 온도보다 낮은 온도에서 추가 어닐링하는 단계를 더 포함하는 단결정 재료의 제조 방법.
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