• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2007.04a
• /
• pp.118-119
• /
• 2007

오스테나이트계 스테인리스 AISI304L강을 저온 플라즈마 분위기에서 표면에 C와 N을 주입하면 내식성의 저하 없이 표면경도를 증가 시킬 수 있다. 이 공정에서 온도에 따른 영향을 조사하기위해 $380^{\circ}C{\sim}430^{\circ}C$의 온도 범위에서 20시간 동안 실시하였다. 경화층의 두께는 $7{\sim}16\;{\mu}m$정도였으며, N의 농도가 높은 영역과 C의 농도가 높은 영역으로 나뉘어 형성되었고, N이 풍부한 영역이 표면층에 형성되고 그 아래에 C의 농도 높은 영역이 형성되었다. 표면층은 질소에 의해 확장된 오스테나이트(${\gamma}_N$)상을 가지며 고온에서 처리한 경우 석출물이 형성되었다. 표면경도는 약 $900\;HV_{0.01}{\sim}1200\;HV_{0.01}$로 측정되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.316-316
• /
• 2011

제일원리 계산으로 Fe/Pt (001) 표면의 표면상태도를 계산하고 표면상태도로 부터 얻어진 평형 Fe/Pt (001) 표면구조의 자기이방성에너지를 계산하였음. 계산된 표면상태도로 부터 Fe-rich $L1_2$ 구조와 수직 $L1_0$ 구조가 가장 안정한 표면 Fe/Pt (001) 구조임이 밝혀졌음. 제일원리로 계산 된 두 구조의 자기이방성에너지를 관측하여 두 구조의 자기용이축이 모두 [001] 방향으로 정렬 됨을 확인하였다. 자기이방성에너지가 격자 변화와 표면 형성 중 어떤 원인에 의해 발생하는지 판단하기 위해서 표면구조, 벌크구조, 및 표면구조와 동일한 격자상수를 가진 벌크구조를 비교 하였다. 비교 결과에 의해 자기이방성에너지의 주 원인은 표면 형성임이 밝혀졌으며 이를 좀 더 명확히 하기위해 상태밀도함수를 계산하였다. 상태밀도함수 계산 결과 Fe 원자의 $3d_{z2}$ 오비탈의 페르미 준위 아래에서의 상태가 표면이 형성되면서 증가하는 것을 관측하였으며 이는 [001] 방향으로의 자기이방성을 증가시키는 오비탈이므로 표면 형성에 따른 자기이방성에너지 증가는 Fe 원자의 $3d_{z2}$ 오비탈에 의함이 판명되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.29.1-29.1
• /
• 2018

양극산화 표면처리 방법의 일종인 플라즈마 전해산화(PEO, Plasma electrolytic oxidation)는 금속 소재에 양극 전압을 인가하여 고경도의 산화 피막을 금속 표면에 형성시키는 표면처리 기술이다. PEO 공정은 피막의 국부적 유전체 파괴에 의한 아크의 발생을 동반하며, 형성된 산화 피막이 아크 발생에 의한 높은 열에 의해 결정화 되어 일반적인 양극산화 피막보다 우수한 경도와 내마모성을 가진다. 하지만 PEO 공정은 고전압을 필요로 하여 일반적인 양극산화 처리보다 소모되는 전력량이 많으며, 아크 발생에 의해 형성된 피막의 표면 거칠기가 높기 때문에 활용 분야가 제한되거나 후속 연마 공정을 필요로 하는 단점이 존재한다. 본 연구에서는 전류 파형이 알루미늄 합금의 플라즈마 전해산화 피막의 형성 거동에 미치는 영향을 직류 및 펄스전류를 사용하여 연구하였다. NaOH 및 $Na_2SiO_3$가 혼합된 전해액에서 직류 전류 밀도, 전압, 펄스폭을 달리하여 알루미늄 합금에 전류를 인가할 때 발생되는 아크의 거동, 형성된 산화 피막의 두께, 거칠기, 경도, 표면 및 단면 구조를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.90-90
• /
• 2008

실리콘을 기판으로 하는 대부분의 태양전지에서는 표면반사에 의한 광에너지손실을 최소화시키고자 습식에칭(wet etching)에 의한 텍스쳐링처리가 이루어진다. 그러나 습식 에칭은 공정 과정이 번거롭고 비용이 많이 든다. Inductively Coupled Plasma Etcher 장비를 이용한 플라즈마 에칭 (plasma etching)을 실리콘 표면에 적용하여 공정을 간단하고 저렴하게 하며 반사도를 획기적으로 낮추는 기술이 개발되었다. 습식 에칭으로 형성된 표면의 피라미드 구조는 1차 반사 후 빛의 일부가 외부로 흩어져 나가지만 플라즈마 에칭으로 형성된 나노구조는 내부전반사가 가능하여 대부분의 태양 에너지를 흡수한다. 나노구조는 필라(pillar)의 형태로 형성되며 이 필라의 길이에 따라 반사도가 다르게 나타난다. 이는 플라즈마 에칭 시 발생하는 이온폭격과 에칭 측벽 식각 보호막(SiOxFy : Silicon- Oxy- Fluoride)이 필라의 길이에 영향을 주기 때문이며, 필라가 길수록 반사도를 저하시킨다. 최저의 반사도를 얻기 위해서 나노필라 형성에 기여하는 플라즈마 에칭 시간, RF bias power, SF6/O2 gas ratio의 변화에 따른 실험이 진행되었다. 플라즈마 발생 초기에는 표면의 거칠기만 증가할 뿐 필라가 형성되지 않지만 특정조건에서 3um 이상의 필라를 얻는다. 이는 에칭 측벽 식각 억제막이 약한 부분으로 이온폭격이 집중되어 발생한다. 플라즈마 에칭을 적용하여 형성된 나노필라는 반사도가 가시광 영역에서 대략 1%에 불과하며, 마스크 없이 공정이 가능한 장점이 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.123-123
• /
• 2012

초소수성 표면은 150도 이상의 높은 물 접촉각과 10도 이하의 낮은 sliding angle을 가지며 self-cleaning, anti-contamination 기능을 갖고 있는 것이 특징이다. 재료표면의 친수성과 소수성을 제어하기 위해서는 화학적 인자인 물질의 표면에너지나 물리적 인자인 표면 거칠기를 조절하는 방법이 있다. 초소수성 표면을 구현하기 위해서는 표면의 거칠기를 증가시키거나 표면 에너지를 낮춰야 하는데 고체 표면의 거칠기를 증가시키기 위해서는 일반적으로 표면에 microscale과 nanoscale의 계층구조를 형성시키는 방법이 사용된다. 자연계에 매우 풍부하게 존재하는 실리카는 내구성과 내마모성, 화학적 안정성, 고온 안정성 등을 지니고 있으며 인체에 무해하기 때문에 다양한 종류의 전자기기 및 부품의 내외장 코팅에 적용이 검토되고 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 초소수성 코팅층을 구현하는 하나의 방법으로서 졸-겔방법으로 실리카 졸을 합성하여 전기분무법을 사용하여 microscale의 실리카 입자 코팅층을 형성하였으며, 표면 미세구조 조절 및 계층구조 형성과 불소화처리 공정을 통하여 초소수성 실리카 코팅층을 제조하였다. 이러한 초소수성 실리카 코팅층의 표면거칠기, 자외선 영향향, 내구성 등을 초소수성 관점에서 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.164-164
• /
• 2009

저탄성 계수를 갖는 Ti-29Nb-x(3, 5, 7, 10, 15)Zr 합금을 제조하여 양극산화 방법을 통해 표면에 nanotube를 형성한 후 0.9% NaCl 용액에서 부식특성을 관찰하였다. 합금 표면에 형성된 안정된 $TiO_2$ nanotube가 내식성 향상에 영향을 주었음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2009.10a
• /
• pp.173-173
• /
• 2009

무독성 원소를 포함하는 Ti-35Nb-x(3, 5, 7, 10, 15)Zr 합금을 제조하여 양극산화 방법을 통해 표면에 nanotube를 형성한 후 0.9% NaCl 용액에서 부식특성을 관찰하였다. 합금 표면에 형성된 안정된 nanotube 형태의 $TiO_2$, $Nb_2O_5$ 및 $ZrO_2$가 내식성 향상에 영향을 주었음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.150.1-150.1
• /
• 2017

구조용 합금 중 가장 우수한 비강도를 나타내는 마그네슘 및 마그네슘 합금은 최근 자동차, 항공, 기계 및 전자산업 등 다양한 산업분야에서 이용되고 있다. 하지만 마그네슘 합금은 반응성이 매우 커서 쉽게 부식되는 단점이 있다. 따라서 최근 내식성 향상을 위한 표면처리 기술에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있으며, 그 중 플라즈마 전해산화법(Plasma electrolytic oxidation)은 양극산화반응을 이용하여 고내식성, 고경도의 산화피막을 금속 표면에 형성시키는 방법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄산이온이 포함된 수용액에서 수산화나트륨의 농도가 AZ31 마그네슘 합금의 플라즈마전해산화 피막형성에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 다양한 농도의 수산화나트륨 용액에서 DC 전류를 인가하여 플라즈마전해산화 피막을 형성하였다. 탄산 이온이 포함된 수용액에서 수산화나트륨의 농도가 높아질수록 플라즈마 전해산화 피막의 형성전압은 낮아지며, 초기 피막 형성전압 상승 속도 또한 빠르게 증가하며 피막 형성전압 등락의 폭은 감소하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.11a
• /
• pp.304-304
• /
• 2015

플라즈마 표면처리를 통해 폴리머의 나노 구조를 형성하는 연구는 활발히 진행되고 있으나, 표면 처리를 통해 나노 기둥 구조를 형성하기 위해 본 연구에서는 폴리머(PMMA, PDMS, PET, NOA) 위에 표면형상 변화를 위한 산소 플라즈마 처리를 하였으며, 이 때 플라즈마 표면처리 공정조건은 파워 및 가스분압별에 대한 조건 변화를 주어 표면처리 후 표면형상 변화를 SEM과 접촉각을 통해 조사하였다. 이를 통해 얻어진 표면형상에서 PMMA의 나노 기둥 구조를 이용하여 건식접착패치에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.57-57
• /
• 2011

저차원 나노구조인 자발형성 양자점은 그 우수한 전기적, 광학적 특성으로 많은 주목을 받고 있다. 이미 양자점을 이용한 소자들의 우수성이 입증이 되고 있다. 그러나 양자점의 형성은 단결정 기판 위에서 Stranski-Krastanow 성장 방법을 통해 일어나기 때문에 성장표면에 존재하는 표면 계단구조 등의 국부적인 표면 불균일성에 의해서 모두 동시에 형성되는 것은 아니다. 표면 핵생성의 시간차에 의해 양자점의 크기 불균일성이 나타나게 되며 이는 양자점의 우수성을 저해하는 요인이 된다. 특히, 비정상적으로 크게 성장된 양자점은 내부에 전위 등의 결정결함을 내포하게 되고, 양자점의 우수한 광특성을 손상시키는 주 요인이 된다. 양자점의 우수한 광특성을 소자로 응용하기 위해서는 이러한 비정상적으로 큰 양자점이 없으면서 균일한 양자점을 성장하는 것이 매우 필요하다. 본 발표에서는 그 동안 본 연구실에서 제안한 새로운 양자점 성장 방법에 대한 소개를 하고자 한다. 유기화학금속화학성장(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 도중에 V족 소스가스인 $AsH_3$의 주입을 주기적으로 끊어 주는 새로운 성장 방법(Periodic Arsine Interruption; PAI)을 제안하였다. 이 방법을 통해서 비정상적으로 형성되는 큰 양자점을 완전히 제거할 수 있었다. $AsH_3$을 끊어주는 시간 동안에 표면에서 As의 탈착을 유도하여 표면을 In-rich 쪽으로 유도하였고, 이렇게 함으로써 성장 표면에너지를 높은 쪽으로 바꾸어 줌으로써 핵생성을 위한 표면 roughening이 시작되는 것을 억제하였다. 이렇게 함으로써 미리 핵생성이 되어 비정상적으로 크게 성장하는 양자점으로 억제하면서 거의 동시에 모든 양자점이 핵생성되게 유도하였다. $AsH_3$의 주입 방법의 변화에 따른 양자점의 형성 거동을 연구함으로써 PAI 의 메카니즘을 이해할 수 있었다.