• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.38 no.3
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• pp.106-111
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• 2005

Ternary Ti-B-C coatings were synthesized on WC-Co and Si wafers substrates by a PECVD technique using a gaseous mixture of $TiCl_4,\;BCl_3,\;CH_4,\;Ar,\;and\; H_2$. The effects of deposition variables such as substrate temperature, gas ratio, $R_x=[BCl_3/(CH_4+BCl_3)]$ on the microstructure and mechanical properties of Ti-B-C coatings were investigated. From our instrumental analyses, the synthesized Ti-B-C coatings was confirmed to be composites consisting of nanocrystallites TiC, quasi-amorphous TiB2, and amorphous carbon at low boron content, on the contrary, nanocrystallites $TiB_2$, quasi-amorphous TiC, and amorphous carbon at relatively high boron content. The microhardness of the Ti-B-C coatings increased from $\~23 GPa$ of TiC to $\~38 GPa$ of $Ti_{0.33}B_{0.55}C_{0.11}$ coatings with increasing the boron content. The $Ti_{0.33}B_{0.55}C_{0.11}$ coatings showed lower average friction coefficient of 0.45, in addition, it showed relatively better wear behavior compared to other binary coatings of $TiB_2$ and TiC. The microstruture and microhardness value of Ti-B-C coatings were largely depend on the deposition temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.24 no.12
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• pp.694-699
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• 2014

We report the chemical vapor deposition growth characteristics of graphene on various catalytic metal substrates such as Ni, Fe, Ag, Au, and Pt. 50-nm-thick metal films were deposited on $SiO_2/Si$ substrates using dc magnetron sputtering. Graphene was synthesized on the metal/$SiO_2$/Si substrates with $CH_4$ gas (1 SCCM) diluted in mixed gases of 10% $H_2$ and 90 % Ar (99 SCCM) using inductively-coupled plasma chemical vapor deposition (ICP-CVD). The highest quality of graphene film was achieved on Ni and Fe substrates at $900^{\circ}C$ and 500 W of ICP power. Ni substrate seemed to be the best catalytic material among the tested materials for graphene growth because it required the lowest growth temperature ($600^{\circ}C$) as well as showing a low ICP power of 200W. Graphene films were successfully grown on Ag, Au, and Pt substrates as well. Graphene was formed on Pt substrate within 2 sec, while graphene film was achieved on Ni substrate over a period of 5 min of growth. These results can be understood as showing the direct CVD growth of graphene with a highly efficient catalytic reaction on the Pt surface.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.12 no.2
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• pp.34-40
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• 2013

Various depositional conditions, such as substrate, pressure, deposition time, temperature of substrate, power and gas composition, have mainly been studied to attain DLC films using RF sputtering system up to the current. In this study, the $N_2/Ar/CH_4$ gas mixture factored on characteristics of DLC deposited film such as structure, hardness, electrical property were investigated. The concentration of the $N_2$ gas in the sputtering gas may be a significant effect on the growth rate of the doped films, because nitrogen ions react not only with the carbon atoms on the target but also with $C_xH_y$ ions in the plasma on the substrate surface. It was seen from this experimental that the resistance of deposited film is decreased, and the relative intensity ratio of D to G peak is increased as nitrogen content of film deposition is increased.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.214-214
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• 1999

다이아몬드를 반도체용 열방산용기판 등으로 사용하기 위해서는 수백 $\mu\textrm{m}$ 두께의 대면적 웨이퍼가 요구된다. 이를 위해서 DC are jet CVD, MW PACVD, DC PACVD 등이 개발되어, 현재 4"에서 8"까지의 많은 문제를 일으키고 있다. 본 연구에서는 multi-cathode DC PACVD법에 의한 4" 다이아몬드 웨이퍼의 합성과 합성된 막의 특성변화에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 웨이퍼의 휨과 crack 발생거동과 대한 고찰을 통래 휨과 crack이 없는 웨이퍼의 제작방법을 고안하였다. 사용된 음극의 수는 일곱 개이며, 투입된 power는 각 음극 당 약 2.5kW(4.1 A-600V)이었다. 사용된 기판의 크기는 직경 4"이었다. 합성압력은 100Torr, 가스유량은 150sccm, 증착온도는 125$0^{\circ}C$~131$0^{\circ}C$, 수소가스네 메탄조성은 5%~8%이었다. 합성 중 막에 인가되는 응력은 합성 중 증착온도의 변화에 의해 제어하였다. 막의 결정도는 Raman spectroscopy 및 열전도도를 측정을 통해 분석하였다. 성장속도 및 다이아몬드 peak의 반가폭은 메탄조성 증가(5%~8%)에 따라 증가하여 각각 6.6~10.5$\mu\textrm{m}$/h 및 3.8~5.2 cm-1의 분포를 보였다. 6%CH4 및 7%CH4에서 합성된 웨이퍼에서 측정된 막의 열전도도는 11W/cmK~13W/cmK 정도로 높게 나타났다. 막두께의 uniformity는 최대 3.5%로 매우 균일하였다. 막에 인가되는 응력의 제어로 직경 4"k 합성면적에서 두께 1mm 이상의 균열 및 휨이 없는 다이아몬드 자유막 웨이퍼를 합성할 수 있었다.다이아몬드 자유막 웨이퍼를 합성할 수 있었다.active ion에 의해 sputtering 이 된다. 이때 plasma 처리기의 polymer 기판 후면에 magnet를 설치하여 높은 ionization을 발생시켜 처리 효과를 한층 높여 주었다. 이 plasma 처리는 표면 청정화, 표면 etching 이 동시에 행하는 것과 함께 장시간 처리에 의해 표면에서는 미세한 과, C=C기, -C-O-의 극성기의 도입에 의한 표면 개량이 된다는 것을 관찰할 수 있다. OPP polymer 표면을 Ar 100%로 plasma 처리한 경우 C-O, C=O 등의 carbonyl가 발생됨을 알 수 있었다. C-O, C=O 등의 carbynyl polor group이 도입됨에 따라 sputter된 Al의 접착력이 향상됨을 알 수 있으며, TEM 관찰 결과 grain size도 상당히 작아짐을 알 수 있었다.onte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.99-99
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• 1999

투명전도막인 Ito(Indium Tin Oxide)는 flat panel display 와 solar cell 같은 optoelectronic 이나 microelectronic device에서 널리 이용되어 지고 있다. 현재 상용화되고 있는 거의 대부분의 ITO 박막은 sputtering법에 의해 제조되고 있으나 공정상의 이유로 15$0^{\circ}C$이상의 기판온도가 요구되어진다. 그런, 실제 display device 제조공정에서는 비정질 실리콘 박막이나 유기막 위에 ITO박막을 제작할 필요성이 증대되어 지고 있고, 또한 다른 전자소자에 있어서도 상온 ITO 박막 형성 공정에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 이유로 본 실험에서는 IBAE(Ion Beam Assisted Evsporation)을 이용하여 저온 ITO박막을 유기막 위에 증착하는 공정에 대한 연구를 수행하였다. 이렇게 증착된 ITO 박막의 결정성은 비정질이었다. 또한, 모든 display device 제작에는 식각공정이 필수인데 기존에 사용되고 있는 wet etching 법은 등방성 식각특성 때문에 미세 pattern 형성에 부적합？, 따라서 비등방성 식각에 용이한 plasma etching법을 사용하여 저온 증착된 ITO 박막의 식각특성을 알아보았다. 실험에 사용된 식각장비는 자장 강화된 유도결합형 플라즈마 식각장비(MEICP)를 사용하였으며, 13.56MHz의 RF power를 사용하였다. 식각조건으로 source power는 600W~1000W, 기판 bias boltage는 -100V~-250V를 가하였으며, Ar, CH4, O2, H2, BCl3의 식각 gases, 5mTorr~30mTorr의 working pressure 변화 그리고 기판 온도에 따른 식각특성을 관찰하였다. ITO 가 증착된 기판으로는 유기물 중 투명전도성 박막에 기판으로서 사용가능성이 클 것으로 기대되어지는 PET(polyethylene-terephtalate), PC(polycarbonate), 아크릴을 사용하여 기판 변화가 식각특성에 미치는 영향에 대해서 각각 관찰하였다. 식각속도의 측정은 stylus profiler를 이용하여 측정하였으며 식각후에 표면상태는 scanning electron spectroscopy(SEM)을 이용하여 관찰하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.11
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• pp.1129-1136
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• 1999

TIN films were prepared on Si(100) substrate by ICP-CVD(inductive1y coupled plasma enhanced chemical vapor deposition) using TEMAT(tetrakis ethylmethamido titanium : Ti$[\textrm{N}\textrm{(CH)}_{3}\textrm{C}_{2}\textrm{H}_{5}]_{4}$) precursor at various deposition conditions. Phase, microstructure, and the electrical properties of TIN films were characterized by x-ray diffraction (XRD), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and electrical measurements. Polycrystalline TiN films with B1 structure were grown at temperatures over $200^{\circ}C$. Preferentially oriented along TiN(111) films were obtained at temperatures over $300^{\circ}C$ with the flow rates of 10, 5, and 5 sccm for TEMAT, $\textrm{N}_{2}$ and Ar gas. The TiN/Si(100) interface was flat and no chemical reaction between TIN and $\textrm{SiO}_2$ was found. The resistivity, carrier concentration and the carrier mobility for the TiN sample prepared at $500^{\circ}C$ are 21 $\mu\Omega$cm, 9.5$\times\textrm{10}^{18}\textrm{cm}^{-3}$ and $462.6\textrm{cm}^{2}$/Vs, respectively.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.3
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• pp.229-235
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• 2009

Millimeter-scale aligned arrays of thin-multiwalled carbon nanotube (t-MWCNT) on layered Si substrates have been synthesized by oxygen-assisted microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD). We have succeeded in growth of vertically aligned MWCNTs up to 2.7 mm in height for 150 min. The effect of $O_2$ and water vapour on growth rate was systematically investigated. In the case of $O_2$ gas, the growth rate was ${\sim}22{\mu}m/min$, which is outstanding growth rate comparing with those of conventional thermal CVD (TCVD). Scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), and Raman spectroscopy were used to analyze the CNT morphology, composition and growth mechanism. The role of $O_2$ gas during the CNT growth was discussed on.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.48 no.6
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• pp.297-302
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• 2015

Nanocrystalline diamond(NCD) coated aluminium plates were prepared and applied as heat sinks for LED modules. NCD films were deposited on 1 mm thick Al plates for times of 2 - 10 h in a microwave plasma chemical vapor deposition reactor. Deposition parameters were the microwave power of 1.2 kW, the working pressure of 90 Torr, the $CH_4/Ar$ gas ratio of 2/200 sccm. In order to enhance diamond nucleation, DC bias voltage of -90 V was applied to the substrate during deposition without external heating. NCD film was identified by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The Al plates with about 300 nm thick NCD film were attached to LED modules and thermal analysis was carried out using Thermal Transient Tester (T3ster) in a still air box. Thermal resistance of the module with NCD/Al plate was 3.88 K/W while that with Al plate was 5.55 K/W. The smaller the thermal resistance, the better the heat emission. From structure function analysis, the differences between junction and ambient temperatures were $12.1^{\circ}C$ for NCD/Al plate and $15.5^{\circ}C$ for Al plate. The hot spot size of infrared images was larger on NCD/Al than Al plate for a given period of LED operation. In conclusion, NCD coated Al plate exhibited better thermal spreading performance than conventional Al heat sink.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.188-188
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• 2000

DLC (Diamond-Like Carbon) 박막은 높은 경도와 가시광선 및 적외선 영역에서의 광 투과도, 전기적 절연성, 화학적 안정성 및 저마찰.내마모 특성 등의 우수한 물리.화학적인 물성을 갖고 있기 때문에 여러 분야의 응용연구가 이루어지고 있다. 이러한 DLC 박막을 제작하는 과정에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 ECR-PECVD electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하였다. 이것은 최근에 많이 이용되고 있는 방법으로, 이온화률이 높을뿐만 아니라 상온에서도 성막이 가능하고 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 장점이 있다. 기판으로는 4" 크기의 S(100)를 사용하였고, 박막을 제작하기 전에 진공 중에서 플라즈마 전처리를 하였다. 플라즈마 전처리는 Ar 가스를 150SCCM 주입시켜 5$\times$10-1 torr 의 진공도를 유지시키면서, ECR power를 700W로 고정하고, 기판 bias 전압을 -300 V로 하여 5분 동안 기판을 청정하였다. DLC 박막은 ECR power를 700W. 가스혼합비와 유량을 CH4/H2 : 10/100 SCCM, 증착시간을 2시간으로 고정하고, 기판 bias 전압을 0, -50, -75, -100, -150, -200V로 변화시켜가면서 제작하였다. 이때 ECR 소스로부터 기판까지의 거리는 150mm로 하였고, 진공도는 2$\times$10-2torr 였으며, 기판 bias 전압은 기판에 13.56 MHz의 RF power를 연결하여 RF power에 의해서 유도되는 negative DC self bias 전압을 이용하였다. 제작된 박막을 Auger electron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.