Park Soo-Gil;Kim Gyu-Sik;Einaga Yasuaki;Fujishima Akira
전기화학회지
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제3권4호
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pp.200-203
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2000
Microwave plasma chemical vapor deposition을 이용하여 붕소가 도핑된 전도성 다이아몬드 박막을 제조하였다. 탄소원으로는 아세톤과 메탄올을 사용하였으며, 붕소원으로는 $B_2O_3$를 사용하고, 운반가스로는 수소를 사용하였다. 이때 붕소의 도핑농도는 약 $10^2ppm\;(B/C)$이였다. Si 기질 각 부분의 온도와 플라즈마에서의 거리를 다르게 하기 위해서 Si 기질을 배치함에 있어 약$10^{\circ}$를 기울여 다이아몬드 박막을 성장시켰다. 실험결과 모두 동일한 조건 이였으나 같은 Si 기질 위에 높이에 따른 온도구배가 형성되었으며, 그에 따라 다이아몬드의 결정 또한 각기 달랐다. 다이아몬드 박막에 나타난 결정형태의 분포는 약 $3\~4$부분으로 나뉘어 있었다 제조된 다이아몬드 박막의 특성을 확인하기 위해 Raman spectrum을 이용해 다이아몬드의 결정성을 확인하였고, 표면의 형태를 관찰하기 위해 현미경을 사용하였다. 입자의 크기는 각기 다른 Si기질의 높이에 의한 온도구배로 인하여, 기질의 높이에 따라 서서히 달라졌다. 다이아몬드 박막의 Raman spectrum측정결과 $1334cm^{-1}$에서 강한 peak가 발견되었으며, 이것은 결정성 다이아몬드의 일반적인 특성 이였다. Si 기질 중 낮은 곳에 위치한 부분의 Raman spectrum은 비다이아몬드의 peak인 $1550cm^{-1}$ 부근에서 넓게 peak가 상승된 것이 관찰되었다.
다이아몬드 합성 조건에서 질소 첨가량은 0%에서 95%까지 변화하였을 때의 합성 거동을 조사하였다. 질소 첨가량이 증가함에 따라 합성된 상은 {100} 성장면으로 이루어진 다이아몬드 막에서 고유의 결정면이 사라지고 나조 크기의 결정들로 이루어진 다이아몬 막으로 변화하였다. 심지어 수소가 없어 메탄과 질소만의 경우에서도 다이아몬드 막 합성이 가능함을 보여주었다. 또한 다이아몬드 구조를 갖는 개별적 입자의 형태는 30%∼80% 질소 첨가범위에서 정팔면체의 결정모양을 가졌고, 이 범위에서 기판온도가 증가함에 따라 육방정 모양의 새로운 결정상을 관찰하였다. 다이아몬드 막의 경우 질소, 첨가량에 무관하게 질소 혼입향은 측정되지 않을 만큼 적었지만, 육방정 결정상은 Si, C 그리고 N으로 이루어진 SiCN화합물임을 확인하였다.
HFCVD(Hot Filament Chemical Vapor Deposition)방법을 이용한 다이아몬드의 핵 생성과 성장에 있어서, 인가한 직류 bias를 변수로 하여 핵생성 밀도와 증착율의 변화를 조 사하였다. 반응압력 20torr, 메탄농도 1.0%, Filament 온도 $2100^{\circ}C$ 그리고 Substrate 온도 $980^{\circ}C$에서 증착 단계를 핵생성기와 성장기로 구분하고 각 단계마다 bias의 방향과 크기를 다르게 인가하면서 다이아몬드 박막을 증착시켰다. Negative bias는 핵생성기에는 핵생성을 촉진시키지만 성장기에도 계속 인가하면 결정입자의 지속적인 성장을 방해하고 결정 구조를 비다이아몬드 성분으로 변화시키는 작용을 하여 박막의 morphology에 좋지 않은 영향을 주 었다. Positive bias는 핵생성기와 성장기에서 모두 $CH_4$의 분해를 촉진시킨 결과 증착율의 향상을 가져왔다. 따라서 다이아몬드 박막의 증착시 핵생성기에서는 negative bias를 인가하 고 성장기에는 positive bias를 인가하는 것이 핵생성 밀도와 증착율의 향상에 효과적인 것 으로 조사되었다.
현재 결정질 태양전지에서 웨이퍼 가공은 대부분 슬러리 분사 방식의 다중 와이어를 이용한 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 슬러리 분사 방식의 웨이퍼 가공은 가공속도가 낮아 생산성이 떨어지는 단점이 있을 뿐만 아니라 금속 재질의 와이어와 실리콘 블록의 직접적인 마찰에 의하여 웨이퍼 표면의 금속 불순물에 의한 오염이 발생되는 단점이 있다. 뿐만 아니라 와이어와 실리콘 블록간의 직접적인 마찰로 인하여 와이어가 빨리 마모되며, 이로 인하여 일회성의 와이어를 사용하게 되면서 제조원가는 상승하게 된다. 반면에 다이아몬드 입자가 코팅된 와이어를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 가공하게 되면, 가공속도가 기존 슬러리 분사방식보다 빠르며, 공정진행에 따른 와이어의 마모율이 적어 와이어의 재사용에 의한 제조원가 절감이 가능하다. 따라서 이와 같은 다이아몬드 입자가 코팅된 와이어를 이용하여 가공하는 기술은 슬러리 분사방식에 비하여 더 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 슬러리 분사방식으로 가공된 웨이퍼와 다이아몬드 코팅된 와이어로 가공된 웨이퍼의 표면특성에 대하여 분석하고 셀 공정에 영향을 미치는 것에 대하여 설명하고자 한다. 또한, 다이아몬드 와이어로 가공된 웨이퍼를 활용하기 위한 셀 공정의 개선방향에 대하여 제안하고자 한다.
In the present study, Zr-base metallic glass(MG)/diamond composites are fabricated using a combination of gas-atomization and spark plasma sintering (SPS). The densification behaviors of mixtures of soft MG and hard diamond powders during consolidation process are investigated. The influence of mixture characteristics on the densification is discussed and several mechanism explaining the influence of diamond particles on consolidation behaviour are proposed. The experimental results show that consolidation is enhanced with increasing diamond/Metallic Glass(MG) size ratio, while the diamond fraction is fixed.
Development of diamond wheel with fine grains and multi-pore structures were newely attempted to be studied in this paper. Wheels, that are employed for the smooth and mirrow finishing of die materials such as tungsten carbide alloy using tool and die materials, must have both performances to remove tool marks efficiently and to contact elastically with curved surfaces. Diamond abrasive grains were bonded firmly by a melamine to prevent the decrease of machining efficiency due to grain sinking within the bond materials. Also, highly foamed structures were developed to increase the flexibility of the wheel, and to induce active self-sharpening by increasing contact pressure between the wheel and work sufaces. In this paper, melamine-bonded diamond wheels are trial manufactured, then the forming method of wheels are explained.
Distributions of diamond particles protruding on the surface of worn diamond segments in circular saw has been investigated. Scanning electron microscope was used to examine the worn ,surface and radial saw blade wear and grinding ratio was measured. The number of protruded diamond particle was approximately 50% of the total number of particles, and that was independent of diamond particle concentration and table speed. It was also noted that the inter-particle distance did not follow a symmetric function like Gaussian distribution function, instead it fitted well with a probability density function based on gamma function. The distribution of inter-particle spacing, therefore, was analyzed using a gamma function model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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