• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.333-338
• /
• 2011

In this work, we have fabricated the amorphous carbon (a-C:H) thin film by using unbalanced magnetron sputtering method with the magnetron source of inside/outside electromagnetic coils as the protective coating materials. We have investigated the tribological properties of amorphous carbon films prepared with various electromagnetic coil currents for the change of the plasma density, such as hardness, friction coefficient, adhesion, and surface roughness. Raman and HRTEM were used to study the microstructure of carbon films. In the result, the hardness and adhesion properties of a-C:H films were improved with increasing electromagnetic coil current due to the increase of the plasma density to the substrate. Thus, these results can be explained by the increase of $sp^2$ bonding and cluster number in the amorphous carbon film, related to the improved bombardment around substrate and the increased substrate temperature.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.8 no.3
• /
• pp.229-237
• /
• 1998

We grew the hexagonal GaN films on (100) Si and (00.1) sapphire substrates in the temperature range of $300~730^{\circ}C$ by the direct reaction between thermally ionized N-source and thermally evaporated Ga-source. The GaN growth rates are increased at the initial stage of GaN formation and it was saturated to some values by the coalescence of each crystallites. The oxygen signal was observed in XPS spectra for all the GaN films grown in this work, especially low- temperature grown GaN film may due to incorporation of the residual oxygen in the growth chamber. The surface of low-temperature and shorter time grown films covered only Ga-droplets. however, with increasing the both substrate temperature and the growth time GaN is growth to crystallites. and coalescence to ring-type crystallites. With sufficient supply of N-source, they were changed to platelets. In the PL spectrum measured at 20 K, we observed the impurity related emission at 3.32eV and 3.38eV.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.125-125
• /
• 2012

물리증착(physical vapor deposition; PVD)은 진공 또는 특정 가스 분위기에서 고상의 물질을 기화시켜 기판에 피막을 형성하는 방법으로 증발과 스퍼터링 그리고 이온플레이팅 등이 있다. PVD 방법으로 박막을 제작하면 대부분의 박막은 주상정 구조로 성장하게 된다. 이러한 주상정의 조직을 제어하는 방법으로 빗각 증착(oblique angle deposition; OAD) 기술이 있다. OAD는 타겟(증발원)에 대해서 기판을 평행하게 배치하는 일반적인 코팅방법과는 달리 기판의 수직성분과 타겟의 수직성분이 이루는 각도가 0도 이상이 되도록 조절하여 기판을 기울인 상태로 코팅하는 방법을 말한다. OAD 방법을 이용하면 기판으로 입사하는 증기가 초기에 생성된 핵(seed)에 의해 shadowing이 발생하면서 증기가 수직으로 입사하는 normal 증착과는 다른 형상의 성장 조직이 만들어지게 된다. 본 논문에서는 OAD 방법을 이용하여 Al과 TiN 박막을 제조하고 그 특성을 비교하였다. Al 박막은 UBM (Un-Balanced Magnetron) 스퍼터링 소스를 이용하여 빗각을 각각 0, 30, 45, 60 및 90도의 각도에서 강판 및 실리콘 웨이퍼 상에 시편을 제조하되 단층 및 다층으로 시편을 제조하고 치밀도와 함께 조도와 반사율을 비교하고 염수분무시험을 이용하여 내식성을 평가하였다. TiN 박막은 Cathodic Arc 방식을 이용하되 Al 박막과 동일한 방법으로 코팅을 하고 내식성 및 경도 등의 특성을 비교하였다. TiN 박막은 경사각이 커지면서 경도가 낮아졌으나 바이어스 전압을 이용하여 다층으로 제조함에 의해 경도는 유지하면서 modulus를 낮출 수 있어서 박막의 신뢰성을 나타내는 H3/E2 값은 증가함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.206-206
• /
• 2016

플라즈마(plasma)란 전자와 이온이 분리된 제 4의 물질 상태이다. 이 연구의 핵심인 플라즈마 제트(plasma jet)로 재생과 출아를 하는 히드라(Hydra)를 처리하여 플라즈마가 히드라의 출아 정도에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 연구를 진행하였다. 히드라는 자포동물문 히드로충강 히드로충목 히드라과 히드라속에 속하며 무척추동물이다. 몸의 길이는 약 5-15mm정도이며 촉수가 6-8개가 있다. 먹이 섭취는 촉수로 먹이를 마비시켜 입을 통해 먹는다. 히드라는 못이나 늪 등의 풀잎이나 물속에 떨어진 낙엽과 썩은 나뭇가지에 붙어 산다. 특히 히드라는 영양 상태의 좋고 나쁨에 따라 무성생식을 하거나 유성생식을 한다. 또한 약 1/200의 아주 작은 단위에서도 재생을 하는 특성을 가지고 있다. 이러한 히드라에 플라즈마 처리를 함으로써 플라즈마가 히드라의 출아 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 연구를 수행하였다. 실험에서 사용한 플라즈마 소스는 대기압 플라즈마 제트(Atmospheric pressure plasma jet)이며 Ar(아르곤) 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시켰다. 플라즈마가 발생되면 생체용액과 반응을 하면서 ROS(reactive oxygen species)와 RNS(reactive nitrogen species)가 생성되는데 이 활성 종들이 플라즈마의 주요한 특성이라고 할 수 있다. ROS와 RNS에 의해서 세포가 사멸을 하거나 활성화되기도 한다. 또한, ROS와 RNS가 생체 시스템에 영향을 주는 것은 매우 잘 알려져 있다. 이 점을 이용하여 히드라를 1분, 5분, 10분 동안 플라즈마 처리하여 히드라의 출아 특성을 관찰하였다. 관찰한 결과 1분 처리한 히드라 Group과 5분 처리한 히드라 Group이 가장 개체 수 변화가 뛰어났고 10분 처리한 히드라Group은 오히려 개체 수가 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.148-148
• /
• 2016

디스플레이 시장이 rigid에서 flexible로 변화하기 시작하면서 유연 투명전극 소재에 대한 수요가 증가하고 있다. 투명전극으로 대표되는 Indium Tin Oxide(ITO)는 고투과 저저항의 장점을 가지지만 유연성이 떨어져 이를 대체 할 투명전극 소재로 Metal mesh, Ag nano-wire, CNT, Graphene, Conductive polymer 등에 대한 응용 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Metal mesh 용 Cu thin film 형성을 위해 플라즈마 표면처리 기술로 플라스틱 기판과 Cu 박막 사이의 밀착력을 향상시키고자 공정 연구를 수행하였다. 고품질의 Cu thin film 제작을 위해 양산용 roll to roll 장비를 이용하였고, 선형이온소스를 적용하여 플라즈마 표면처리를 수행하였다. 이후 마그네트론 스퍼터링을 통해 Ni buffer layer 및 Cu 박막 증착 공정을 in-situ로 진행하였다. 이러한 공정을 통해 제작한 Cu thin film의 밀착력을 평가하기 위해 cross cut test(ASTM D3359)를 수행하였다. 그 결과 플라스틱 기판과 Cu 금속 박막 사이의 밀착력이 0B에서 5B까지 향상된 것을 확인하였고, 플라즈마 표면처리 공정을 통해서 저항 또한 감소되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 polyethylene terephthalate(PET)뿐만 아니라 polyimide(PI) 기판 상에서도 플라즈마 표면처리를 통해 금속 박막의 밀착력이 향상되는 결과를 확인하였으며, flexible copper clad laminate (FCCL) 같은 유연 정보 소자 분야에 응용 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.617-617
• /
• 2013

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet) [1]이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막 [2,3]과 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학기상증착법으로 BCN 박막을 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막의 두께가 약 10 nm이며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Cu 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 조사하였고, 이온성 용액법(ionic liquid) [4]을 이용하여 전계효과 특성을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.4-4
• /
• 2008

소형화, 고신뢰성 그리고 고안정성을 갖는 차세대 전자, 통신용 및 의료용 전자 소자에 대한 요구의 증대에 따라 이의 개발이 가속화되고 있다. 이러한 개발에 있어서 핵심적 문제의 하나는 소자 구동을 위한 초소형 고출력 동력원의 개발이다. 이러한 요구 조건에 가장 잘 부합되는 초소형 동력원은 재료공학, 박-후막 공정 및 전기화학기술을 도입하여 제작되는 박막 전지이다. 박막 전지 기술은 재료공학기술, 나노 고정 기술, 박-후막제조기술, 전기화학기술, 마이크로공정기술, 반도체기술 및 집적화를 위한 시스템화 기술을 종합해야하는 기술로 전기, 전자 분야의 급속한 발전과 함께 진행되고 있는 통신, 전자기기 및 의료기기의 초소형화를 가능하게 하는 특징을 가지고 있다. 이 기술은 이차전지(또는 경우에 따라서는 박막형 슈퍼캐패시터와 하이브리드화) 등을 효과적으로 소형, 고출력 및 고안정화하는 기술이 핵심이며 박-후막형 전지의 최적 구동을 위한 시스템 및 나노 재료 기술에 의해서 구현되는 신 개념의 마이크로 파워 소스이다. 이번 발표에서는 박막 전지의 개발 배경과 몇 가지의 기술적 접근의 예를 제시하고자 한다. 특히 최근에는 박막 전지의 개발은 재료, 공정(후-박막 기술) 및 평가 기술 분야에 서의 기여가 매우 중요하다는 것을 인식하게 되었으며 이러한 과정에서 박막 전지의 개발은 기술적인 면에서 단순히 특정 단일 분야의 주도가 아닌 기술간 융합적 접근(예를 들어 재료와 반도체 공정 또는 이온 재료와 전자 재료 간의 융합)의 필요성이 매우 높아지고 있음을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2001.05a
• /
• pp.349-352
• /
• 2001

In this paper, novel device structure in order to realize ultra fast and ultra small silicon devices are investigated using ultra-high vacuum chemical vapor deposition(UHVCVD) and Excimer Laser Annealing (ELA) for ultra pn junction formation. Based on these fundamental technologies for the deep sub-micron device, high speed and low power devices can be fabricated. These junction formation technologies based on damage-free process for replacing of low energy ion implantation involve solid phase diffusion and vapor phase diffusion. As a result, ultra shallow junction depths by ELA are analyzed to 10~20 nm for arsenic dosage (2$\times$10$^{14}$ $\textrm{cm}^2$), excimer laser source(λ=248nm) is KrF, and sheet resistances are measured to 1k$\Omega$/$\square$ at junction depth of 15nm.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.13 no.4
• /
• pp.182-188
• /
• 2004

Previous studies on the liquid Gallium ion sources used an electro-chemically etched tungsten wire with a coil-type heater. Such a structure requires excessive power consumption in the course of heating the liquid metal. In this work, a new structure is proposed that replaces the coil-type heater. It uses a Gallium reservoir made of six pre-etched 250$\mu\textrm{m}$ tungsten wires that surround the needle electrode. Gallium trading at the reservoir is observed to be much more stable, resulting in an improved beam stability.

• Journal of Surface Science and Engineering
• /
• v.42 no.4
• /
• pp.173-178
• /
• 2009

DLC film was synthesized on plastic injection mold(SKD11, $30\;mm\;{\times}\;19\;mm\;{\times}\;0.5\;mm$) and Si(100) wafer for 2 h at $130^{\circ}C$ under 6 mTorr using hybrid method of rf sputtering and ion source. The obtained film was analysed by Raman spectroscopy, AFM, TEM, Nano indenter and scratch tester, etc. The film was defined as an amorphous phase. In the Raman spectrum, broad peak of $sp^2$-bonded carbon attributed to graphite at $1550\;cm^{-1}$ were observed, and the ratio of ID($sp^3$ diamond intensity)/IG($sp^2$ graphite intensity) was approximately 0.54. The adhesion of DLC film was more than 80 N with scratch tester when $0.2\;{\mu}m$ thickness Cr was coated as interlayer. The micro-hardness was distributed at 35~37 GPa. The friction coefficient was 0.02~0.07, and surface roughness(Ra) was 0.34~1.64 nm. The lifetime of DLC coated plastic injection mold using as a connector part in computer was more than 2 times of non-coated mold.