• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07b
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• pp.791-794
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• 2003

DLC thin films were prepared by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition method on silicon substrates using methane ($CH_4$) and hydrogen ($H_2$) gas mixture. The negative DC bias ($-450V{\sim}-550V$) was applied to enhance the adhesion between the film and the substrate. The films were characterized by Raman spectrometer. The surface morphology was observed by an atomic force microscope (AFM). And also, the friction coefficients were investigated by AFM in friction force microscope (FFM) mode, which were compared with the pin-on-disc (POD) measurement.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07b
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• pp.842-845
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• 2003

DLC thin films were prepared by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition method on silicon substrates using methane ($CH_4$) and hydrogen ($H_2$) gas mixture. The negative DC bias ($-450V{\sim}-550V$) was applied to enhance the adhesion between the film and the substrate. The films were characterized by Raman spectrometer. The surface morphology was observed by an atomic force microscope (AFM). And also, the friction coefficients were investigated by AFM in friction force microscope (FFM) mode, which were compared with the pin-on-disc (POD) measurement.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.126-126
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• 2000

다이아몬드상 카본(DLC) 필름은 경도가 높고, 마찰계수가 낮다는 장점을 가지고 있기 때문에 내마모성 코팅이나 윤활성코팅에 응용을 위한 연구가 활발히 진행중이다. 하지만 마찰계수가 주변환경에 매우 큰 영향을 받는다는 단점이 있다. 이러한 단점은 DLC필름의 응용에 대한 저해 요인이 되며, 이 점을 보완하기 위해서 DLC 필름에 Si을 첨가하는 연구들이 진행되고 있다. 본 실험에서는 r.f-PACVD 법을 이용하여 Si이 첨가된 DLC 필름의 주위 환경 변화에 따른 마찰특성의 변화를 연구하였다. 사용한 반응 가스는 벤젠(C6H)과 희석된 Silane(SiH4 : H2 = 10 : 90)이며, 희석된 Silane과 벤젠의 첨가비율을 조절하여 필름내 Si의 함량을 조절하였고, 증착시 바이아스의 전압은 -400V로 하였다. 마찰테스트는 Ball-on-Disk type의 조건에서 대기, 건조공기, 진공의 세가지 분위기에서 마찰테스트를 실행하였다. 실험결과 마찰계수는 건조공기, 대기, 진공의 순으로 증가하였고, 필름내에 포함되어 있는 Si의 양이 증가할수록 마찰계수는 낮고 안정한 값을 나타내었다. Tribochemiacal 분석과, ball과 track의 전자현미경 사진 분석 결과, 진공에 비해서 건조공기와 대기중에서 마찰계수가 낮은 것은 DLC 필름내에 마모 track 중심부에 Si-C-O 계의 화합물이 형성되어, 이 화합물이 마찰계면에 존재하여 마찰계수를 낮추었음을 확인하였다. 그리고 대기중에서 실험한 경우, 습기의 존재로 인해 마모입자가 볼의 표면에서 엉김으로써 건조공기의 상태에서 보다 높은 마찰저항을 갖게 됨으로 인하여 마찰계수가 높아짐을 알 수 있었다.a)는 as-deposit 상태이며, 그림 1(b)는 45$0^{\circ}C$, 60min 열처리한 plan-view TEM 사진이다.dical의 영향을 조사하였으며 oxygen radical의 rf power에 따른 변화는 OES(Optical emission spectroscopy)를 사용하였다. 너무 적은 oxygen ion beam flux나 oxygen radical은 film의 전도도 및 투과도를 저하시켰고 반면 너무 과도한 flux의 증가 시는 전도도는 감소하였고 투과도는 증가하는 경향을 보였다. 기판에 도달하는 oxygen ion flux는 faraday cup을 이용하여 측정하였으며 증착된 ITO film은 XPS, UV-spectrometer, 4-point probe를 이용하여 분석하였다. 때문으로 생각되어진다. 또한, 성장 온도가 낮아짐에 따라 AlGaN의 성장을 저해하기 때문으로 판단된다. 성장 온도 변화에 따라 성장된 V의 구조적 특성 및 표면 거칠기 변화를 관찰하여 AlGaN의 성장 거동을 논의하겠다.034, 0.005 정도로 다시 감소하였다. 박막의 유전율은 약 35 정도의 값을 나타내었으며 X-선 회절 data로부터 분석한 박막의 변형은 증온도에 따라 7.2%에서 0.04%로 감소하였고 이 이경향은 유전손실은 감소경향과 일치하였다.는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.327-327
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• 2011

DLC 필름은 바이오 적합성, 특히 생체 적합성이 뛰어나기 때문에 바이오 코팅분야에서 널리 이용된다. 많은 연구 결과에 의하면 세포와 장기 등이 바이오 재료 표면에 적절히 접합할 수 있도록, 재료 표면을 산소나 질소를 이용하여 플라즈마 처리로 초친수성 표면으로 개질하고 있다. 하지만, 시간이 지남에 따라서 친수성 표면은 점차 재료의 표면 처리 전의 성질인 소수성을 회복하게 된다. D실제 생체에 적용하기 위해서 이러한 시효 효과에 대한 정확한 평가가 이루어져야 한다. 따라서 산소와 질소 플라즈마 처리 후의 친수성 성질이 소수성 성질로 변해가는 거동을 조사하는게 중요하다. 13.56 MHz의 plasma assisted chemical vapor deposition (PACVD) 법을 이용하여 DLC와 Si-DLC를 500 ${\mu}m$ 두께의 P-type 실리콘(100) 기판에 증착하였다. 박막 증착 과정에 사용한 기체는 벤젠과 희석된 silane이 사용되었다(SiH4/H2=10:90). 박막 증착은 -400 V의 바이어스 전압을 인가하였으며, 이때 증착 압력은 1.33Pa으로 일정하게 유지하여, 두께 $0.55{\pm}0.01{\mu}m$로 증착하였다. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 법을 이용하여 실리콘 함량을 측정하였으며, 증착 된 Si-DLC의 실리콘 함량은 0~4.88 at. %였다. 이후에 질소와 산소 플라즈마를 이용하여 챔버 압력을 1.33 Pa로 유지하여, -400 V의 바이어스 전압을 인가하여 10분간 표면 처리를 하였다. 표면 처리된 DLC와 Si-DLC 표면 위에서의 물방울(water droplet)의 젖음각을 20일간 측정하였다. 플라즈마 표면 처리 된 모든 시편에서 초기 젖음각은 $10{\sim}20^{\circ}$의 친수성 성질을 보였지만, 점차 젖음각이 상승하여 산소 플라즈마 처리 된 Si-DLC를 제외하고는 5일이 지나면서 거의 소수성 표면으로 회복되었다. 산소 플라즈마 처리 된 Si-DLC의 경우, 젖음 각 측정 기간(20일) 동안 $15^{\circ}$ 미만의 친수성 성질을 유지하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.181-181
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• 2008

DLC (Diamond-like Carbon) 박막은 높은 내마모성과 낮은 마찰 계수, 화학적 안정성 및 적외선 영역에서의 높은 투과율과 낮은 광 반사도, 높은 전기저항과 낮은 유전율, 전계방출특성 등 여러 가지 장점을 가진 물질이다[1]. 최근에는 DLC 박막의 여러 장점들과 산과 염기 유기용매에 대한 화학적 안정성으로 인하여 인조관절에서 인공심장의 판막에 이르기까지 의공학 관련 부품소재로 응용되고 있으며 내구성과 안정성에 있어서 탁월한 성능을 보여주고 있다. 또한 DLC 박막의 높은 경도와 낮은 마찰 계수, 부드러운 박막 표면 (수nm의 RMS 거칠기)의 장점을 살려 마그네틱 미디어와 하드디스크의 슬라이딩 표면에 사용되어지고, MEMS (Micro-Electro Mechanical System) 소자와 MMAs (Moving Mechanical Assemblies)의 고체윤활코팅으로 활용하여 미세기계의 내구성과 성능 향상을 도모할 수 있다. 이와 같이 DLC 박막은 다양한 분야에 응용되고 있으며, 박막이 지닌 여러 가지 장점들로 인하여 더 많은 분야에 응용될 가능성을 지닌 물질이다. 그러나 수 ${\mu}m$이상의 두께에서 박막이 높은 잔류응력 (residual stress)을 가지고, 열에 취약하여 이의 개선에 관한 연구들이 진행되어 지고 있다 [2]. 따라서 사용되는 목적에 따라 용도에 맞는 양질의 DLC 박막을 합성하기 위해선 합성 장치의 개발과 다양한 실험을 통한 최적의 합성조건 도출 등의 노력이 요구된다. 또한 DLC 박막 합성시의 여러 가지 증착 방법에 따른 박막 물성에 대한 재현성 확보 및 박막 증착에 관한 명확한 메커니즘 규명이 아직까지는 불분명하여 이에 관한 연구가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 MEMS 소자와 MMAs의 고체윤활코팅으로 사용가능한 DLC 박막을 RF PECVD (Plasma Enhanced Vapor Deposition) 방식으로 합성하고 후열처리 온도에 따른 DLC 박막의 마찰계수 변화를 박막에 훼손을 주지 않는 FFM (Friction Force Microscopy) 방식을 사용하여 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.1
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• pp.8-15
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• 2002

Tetrahedral amorphous carbon(ta-C) films were deposited by the filtered vacuum arc(FVA) process. The FVA process has many advantages such as high ionization ratio and the ion energy, which is suitable for dense amorphous carbon film deposition. However, the energy of the carbon ion cannot be readily controlled by manipulating the arc source parameters. In order to control the film properties in wide range, we investigated the dependence of the film properties on the substrate bias voltage. The mechanical properties and the density of the film exhibit the maximum values at about -100 V of the bias voltage. The maximum values of hardness and density were respectively 54$\pm$3 GPa and 3.6$\pm$0.4 g/㎤, which are 3 to 5 times higher than those of the films deposited by RF PACVD or ion beam process. The details of the atomic bond structure were analysed by Raman and NEXAFS spectroscopy. The change in the film properties for various bias voltages could be understood in the view of the $sp^2$ and $sp^3$ bond fraction in the deposited films.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.23 no.6
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• pp.656-662
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• 2015

In the present study, multi-layered Si DLC (Silicon Diamond-Like Carbon) coatings with HMDSO (Hexamethyldisiloxane) buffer layers are applied on SKD 11 substrates by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) with different HMDSO gas flow rates, while the gas flow rate of $C_2H_2$ is fixed to enhance the electric resistivity of forming dies for electrically assisted forming. The HMDSO buffer layer is introduced to increase adhesion between the base metal and Si-DLC layers. The result of evaluation of electric resistivity and adhesion strength shows that the properties are affected by the flow rate of HMDSO, while the flow rate of 80 sccm results in the coating with the highest electric resistivity and adhesion strength among the selected flow rates.

• Tribology and Lubricants
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• v.35 no.1
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• pp.1-8
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• 2019

Demand for plastic gears are increasing in many industries due to their low production cost, light weight, applicability without lubricant, corrosion resistance and high resilience. Despite these benefits, utilizing plastic gears is limited due to their poor material properties. In this work, DLC coating was applied to improve the tribological properties of polyamide66 gear. 0 V, 40 V, and 70 V of negative bias voltages were selected as a deposition parameter in DC magnetron sputtering system. Pin-on-disk experiment was performed in order to investigate the wear characteristics of the gears. The results of the pin-on-disk experiment showed that DLC coated polyamide66 with 40 V of negative bias voltage had the lowest friction coefficient value (0.134) and DLC coated PA66 with 0 V of negative bias voltage showed the best wear resistance ($9.83{\times}10^{-10}mm^3/N{\cdot}mm$) among all the specimens. Based on these results, durability tests were conducted for DLC coated polyamide66 gears with 0 V of negative bias voltage. The tests showed that the temperature of the uncoated polyamide66 gear increased to about $37^{\circ}C$ while the DLC coated gear saturated at about $25^{\circ}C$. Also, the power transmission efficiency of the DLC coated gear increased by about 6% compared to those without coating. Weight loss of the polyamide66 gears were reduced by about 73%.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.166-167
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• 2005

본 연구에서는 RF 플라즈마 화학기상증착 장비를 사용하여 동일조건에서 합성된 100 nm 두께의 DLC박막을 RTA 장비를 사용하여 $N_2$ 분위기로 여러 가지 온도에서 ($300\sim900^{\circ}C$) 후열처리된 DLC 박막들의 마찰특성 변화를 AFM (Atomic Force Microscopy)의 FFM (Friction Force Microscopy) 모드를 사용하여 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1999.11a
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• pp.42-48
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• 1999

An experimental study was performed to discover the effect of environment on the tribological behavior of Si-incorporated diamond-like carbon(Si-DLC) film slid on a steel ball. The films were deposited on Si(100) wafers from radio-frequency glow discharge of mixtures of benzene and dilute silane gases. Experiments using a ball-on-disk test-rig was performed under vacuum, dry air and ambient air conditions. It was observed that coefficient of friction was decreased as the environmental condition changes from vacuum, to dry air. It was also observed that the coefficient of friction decreased with increasing silicon concentration in the film. Chemical analyses of debris suggested that the low and stable friction coefficient is closely related to the silicon rich oxide debris and the rolling action.