• 청정기술
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• 제15권3호
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• pp.202-209
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• 2009

질소 도핑된 $WO_3$ ($WO_3$:N) 막을 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 상온에서 증착한 다음, $300^{\circ}C$에서부터 $500^{\circ}C$의 온도 구간에서 후열처리(post-annealing)하였다. $WO_3$ 내 질소 음이온은 O 2p valence state와의 mixing effect 의해 광학적 밴드갭을 줄임으로써 장파장 영역의 빛을 흡수할 수 있었다. 더욱이 $350^{\circ}C$ 이상의 후열처리에 의해 $WO_3$:N의 결정성이 크게 향상됨을 발견하였으며, 동일 온도에서 열처리된 순수한 $WO_3$ 막보다 광전기화학 특성이 휠씬 우수한 셀 성능을 가짐을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.237-237
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• 2010

에너지소비와 엔진 부품의 마모문제를 해결하기 위해, soft-phase를 doping한 hard상의 coating에 대한 실험이 최근 중요한 연구 테마로서 진행 중이다. 특히 MoN-Cu coating은 미국 Argon 연구소의 Erdemer박사 등에 의해, 고온 및 상온 윤활성이 우수한 코팅층으로 보고된 이후 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 연구는 Mo와 Cu의 원소타겟을 이용한 연구가 주력이 되었다. 높은 경도와 저온 고온에서의 낮은 나노 혼합물 코팅 종류는 일반적으로 Mo와 Cu와 같은 원소 합금을 이용한 다수 타겟을 이용한 공정에 의해 진행되어왔다. 이러한 복수의 타겟에 의해 증착 동안에는, 정확한 조성, 큰 크기의 시편들의 균일 증착을 조절하기가 쉽지 않다. 또한, 코팅층에 3번째 성분을 추가하기가 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구에서는, 최상의 마찰계수와 표면경도를 보이는 MoN-Cu층을 형성시키기 위하여 합금으로 단일 타겟을 제조하였다. 이를 위한 최적 조성을 결정하기 위하여 Mo, Cu 단일 타겟을 이용한 Unbalanced Magnetron sputtering 법으로 다양한 Cu 함량의 MoN+Cu 합금을 제조하였으며, 이에 대한 경도 및 마찰계수 측정을 통해 최적의 Cu 함량을 결정하였다. 이러한 최적 조성의 Cu 타겟제조를 기계적 합금화와 Spark plasma sintering 기술을 이용하여 제작하였으며, 복수의 합금 타겟과 단일 합금 타겟으로 제조된 코팅층의 물성 비교를 통해 합금 타겟의 우수성 여부를 확인하고자 하였다. 증착된 두 조건의 물성을 비교 단일 타겟은 두가지 타겟으로 증착한 것보다 비슷한 조성에서 경도가 높았으며 경도가 비슷한 조성에서는 마찰계수가 낮았다. 또 입자는 10 at.% Cu 조성에 대해 단일타겟이 50nm 결정립을 갖는 반해 단일타겟은 측정이 불가능할 정도의 미세한 결정립을 가졌다. Erdemir의 연구 결과에 의하면, Cu 함량이 증가함에 따라 columnar 형태의 코팅층구조가 나노 구조로 변한다고 하였는데, 본 연구에서 복수의 원소 타겟에서는 확인이 안되었으며, 단일 합금 타겟에서 완벽한 featurless 형태의 코팅층 구조와 우수한 조도의 박막층을 얻을 수 있었다. 이렇게 제조된 다양한 코팅층에 대한 마찰계수 측정이 진행중이다.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.255-262
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• 1997

Ar과 $N_2$ 가스가 혼합된 분위기에서 반응성 스퍼터링 방법에 의하여 TiN 박막을 증 착하였다. $N_2$가스의 농도는 화학양론적으로 TiN이 형성되는 조건에 맞도록 조절하였으며, 기판의 온도는 실온에서부터 $700^{\circ}C$의 범위내로 유지하였다. (111)texture구조를 가지면서 화 학양론적으로 $Ti_{0.5}N){0.5}$인 박막은 기판의 온도가 $600^{\circ}C$이상에서 형성되었고, 기판의 온도가 $600^{\circ}C$에서는 형성된 박막은 N-과다형이었다. XRD, XPS 및 RBS 분석 결과 TiN 박막의 조 성비는 기판의 온도에 다소 의존하였으나 약 5% 이내에 불과하였다. TiN 박막의 면저항은 기판온도의 증가에 따라 감소하였고, 기판온도가 $600^{\circ}C$에서 증착된 TiN 박막의 면저항은 14.5$\Omega\Box$였고, Ar-가스 분위기에서 $700^{\circ}C$로 30초간 열처리한 후는 8.9$\Omega\Box$이었다. 따라서 반 응성 스퍼터링방법에 의하여 형성되는 양질의 TiN 박막은 기판온도가 $600^{\circ}C$이상이 최적조 건임을 알았다.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.671-678
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• 2001

$RuO_2$ 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판 위에 $RuO_2$ /LiPON/$RuO_2$의 다층 구조로 이루어진 전고상의 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 전극용 $RuO_2$박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 $O_2$/[Ar+$O_2$]비를 증가시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 상온에서의 충-방전 측정을 통해 $RuO_2$ 박막의 미세구조에 따라 슈퍼캐패시터의 사이클 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있었다. Glancing angle x-ray diffraction(GXRD)과 transmission electron microscopy (TEM) 분석을 통해 산소 유량의 증가가 $RuO_2$박막의 미세 구조의 영향을 주는 것을 알 수 있었고, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 산소 유량 비의 증가가 Ru과 산소간의 결합에도 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 사이클 후 슈퍼캐패시터의 TEM 및 AES depth profiling 분석을 통해, 충-방전 시 $RuO_2$와 LiPON과의 계면반응에 의해 형성된 계면 층이 사이클 특성에 영향을 줌을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권12호
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• pp.1080-1085
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• 2001

Dielectric properties and leakage current characteristics of 100 nm-thick $Ta_2O_5/Al_2O_3$multilayer thin films, which were fabricated by reactive sputtering of$Al_2O_3$and$Ta_2O_5$ successively on top of each other for total 9 layers, have been investigated with variation of the$Al_2O_3$content$(i.e,\;Ta_2O_5/Al_2O_3 \;thickness\;ratio)$.$Ta_2O_5/Al_2O_3$films were amorphous regardless of the$Al_2O_3$content. With increasing the$Al_2O_3$content from 0% to 100%, refractive index of the $Ta_2O_5/Al_2O_3$films decreased linearly from 2.03 to 1.56 and dielectric constant was lowered from 23.9 to 7.7 Variation of the dielectric constant with the$Al_2O_3$content was in good agreement with the behavior that was obtained by assuming parallel capacitors of$Al_2O_3$and Ta_2O_5$. Leakage current characteristics of $Ta_2O_5/Al_2O_3$ multilayer films were superior to those of $Ta_2O_5$ and$Al_2O_3$films. $Ta_2O_5/Al_2O_3$ films of 5% and 10%$Al_2O_3$content exhibited excellent leakage current densities which were lower than $10^{-7} A/cm^2$ at 1MV/cm.

• 열처리공학회지
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• 제22권5호
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• pp.290-297
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• 2009

In case of using Asymmetric Bipolar Pulsed DC (ABPD) power generator, thin film is efficiently deposited as ions are getting higher energy by suppressing target poisoning and electric arc. In this article, the mechanical properties of CNx thin films deposited on the STS 316L were compared with DC and ABPD power generators. The CNx thin films deposited with ABPD clearly improved wear resistance by higher ratio of sp3CN as compared with DC. Nb interlayer affected to increase the value of 10N of adhesion between CNx thin films and substrate. But, CNx thin films deposited with ABPD couldn't endure to wear load and decreased wear resistance as the films were too thinner than substrate. Nevertheless the higher substrate bias energy applied to perform the dense films, it wasn't shown benefits about the wear properties from DC sputtering. But, in case of using ABPD sputtering, the wear resistance was largely improved without changing morphology despite of thin films.

• 한국재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.224-228
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• 1998

비정량적 조성을 가진 비정질 산화타이타늄 박막을 반응성 스퍼터링으로 제조한후, $500^{\circ}C$~$600^{\circ}C$에서 10분-3시간 열처리후 냉각속도를 달리하였을 때의 상변태과정을 고찰하였다. 10분-30분정도의 단기간의 열처리후 급냉한 경우에는 Mageneli상이 관찰되어 비정상정 상($TiO_{2-x}$)이 산화되는 속도가 결정화속도보다 훨씬 느린 것으로 생각되었다. 그러나 열처리 유지시간이 증가하면 $500^{\circ}C$에서 부터의 느린 냉각과정에서는 Magneil가 anatase로 변화하며 변태한 anatase는 저온에서는 rutile로 변화하지 않았으나 $500^{\circ}C$~$300{\circ}C$의 온도 구간을 비교적 빠르게 냉각하면 Matneli상은 직접 rutile상으로 변화할 수 있는 것으로 고찰되었다. 또한 $600^{\circ}C$에서 냉각시에도 rutile상이 형성됨으로서 rutile상은 $500^{\circ}C$이상의 고온에서도 이 상ㅇ르 거치지 않고 변태할 수 있는 것으로 분석된다. 결정화 및 산화과정은 부피의 변화를 야기하여 박막의 표면 형상의 변화도 가져옴이 관찰되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권12호
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• pp.815-819
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• 2014

Aluminum nitride (AlN) thin film and TiN film as a buffer layer were deposited on INCONEL 600 substrate by reactive RF magnetron sputtering at room temperature(R.T.) under 25~75% $N_2/Ar$ atmosphere. The as-deposited AlN films at 25~50% $N_2/Ar$ showed a polycrystalline phase of hexagonal AlN, and an amorphous phase. The peak of AlN (002) plane, which was determinant on a performance of piezoelectric transducer, became strong with increasing the $N_2/Ar$ ratio. Any change in the preferential orientation of the as-deposited AlN films was not observed within our $N_2$ concentration range. The piezoelectric sensing properties of AlN module were performed using pressure-voltage measurement system. The output signal voltage of AlN module showed a linear behavior between 20~80 mV in 1~10 MPa range, and the pressure-sensing sensitivity was calculated as 3.6 mV/MPa.

• 한국재료학회지
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• 제9권6호
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• pp.551-555
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• 1999

The deposition condition to obtain stoichiometric $Ta_2$O\ulcorner films, which is still controversial, using magnetron reactive sputtering was studied. The films were deposited by varying $O_2$gas flow rate with sputtering power and Ar gas flow rate of 200W and 60 sccm fixed. At the conditions of $O_2$ gas flow rate over 20 sccm, amorphous Tantalum oxide films with the refractive index of 2.1 and dielectric constant of 25 were deposited. Among those films, the capacitors dielectric properties of the film deposited at the condition of $O_2$ gas flow rate 50 sccm was best, the leakage current was 1$\times$10\ulcornerA/$\textrm{cm}^2$ at the electric field strength of 0.5 MC/cm and the breakdown field strength was over 2.0 MV/cm. This result could be explained from the analysis comparing with a standard sample using RBS because the composition of the film deposited at this condition was closest to the stoichiometric $Ta_2$O\ulcorner. The result of XPS analysis convinced that this film was stoichiometric $Ta_2$O\ulcorner film. A maximum cathode voltage was observed when $O_2$gas flow rate was 30 sccm. This shows that the Schiller's proposition that one can obtain stoichiometric films at the condition of maximum cathode voltage is not correct and more oxygen than that of the maximum voltage condition is necessary to deposit the stoichiometric Ta$_2$O\ulcorner films.

• 전기화학회지
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• 제4권4호
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• pp.172-175
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• 2001

마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 Nanophase 촉매층을 형성하여 Direct Methanol Fuel Cell(DMFC)에 적용하였다. 일반적인 박막 증착 방법보다 높은 압력 (Ar/He혼합기체)에서 금속 Target과 탄소 Target을 동시에 스퍼터링하여 내피온막 위에 직접 코팅함으로써 기공성 있는 PtRu혹은 Pt및 탄소입자를 포함한 새로운 구조의 촉매층을 형성하였다. 본 방법에 의하여 $1.5mg/cm^2$의 PtRu(Anode) 및 $1mg/cm^2$ Pt(Cathode) 로딩으로 2M Methanol, 1 Bar공기, $80^{\circ}C$조건에서 $45mW/cm^2$의 출력을 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 상용방법에 의하여 제조된 전극보다 같은 조건에서 $30\%$의 성능향상을 제시한 것이다. 이는 Nanophase촉매층 구조로 인하여 초미세 분말을 적용하였고, 많은 량의 원자들이 입계에 배열하게 됨으로써 촉매반응을 원활하게 하고,연료의 공급을 효율적으로 해준 것에 기안한 것으로 판단된다. 그러므로, 본 연구의 결과를 응용할 경우 DMFC를 휴대용 전자기기에 적용함에 있어서 성능향상 및 가격경쟁력 확보에 도움을 줄 것으로 기대된다.