• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.79-79
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• 2011

water cavitation peening(WCP)은 water jet 과정으로 인한 cavitation이 발생할 때, 금속표면 cavitation 현상에 의해 재료표면의 잔류응력과 경도 등의 물성을 변화시키게 되며, 그로 인해 생긴 잔류 응력으로 재료의 내구성 및 수명을 향상시키는 기술이다. 최근에는 water jet을 이용한 장치들이 건설 분야, 일반기계분야, 컷팅 공정, 분쇄 등 다양한 분야에서도 사용되고있다. 그러나 water jet을 이용한 peening은 소개 된지 20여년이 경과했음에도 불구하고 연구 및 개발 내용은 shot peening에 비해 아직 초기 단계이다. water cavitation peening은 기존의 피닝 방법의 단점을 보완 할 뿐만 아니라 환경적인 측면에서도 그 가치가 크다. 아직은 다른 peening 기법 보다 잔류압축응력 부가 측면에서 그 효과가 떨어지지만, water cavitation peening은 열에 영향을 받는 영역이 생성되지 않으며, 기계의 표면 가공을 하는 동안 어떤 미세한 먼지도 생성하지 않아 친환경적이다. 또한 복잡한 외형을 가지는 부품 및 내면에 적용성이 뛰어나고, 표면 정밀도 저하가 낮다는 장점이 있다. 본 연구에서는 조류발전용 블레이드의 재료로 사용하려는 동합금에 대하여 증류수 내에서 water cavitation peening 시간, 거리, 파형 등의 변수를 적용하여 최적 조건을 찾고, 다양한 전기화학적 실험을 실시하였으며, water cavitation peening 부의 부식특성을 평가 하였다. ASTM-G32 규정에 의거하여 압전효과를 용한 진동발생 장치(RB 111-CE)를 이용하여 동합금 표면에 water cavitation peening을 실시하고, 실험 후 표면의 손상거동을 관찰하기 위하여 3D현미경 및 전자주사현미경(SEM)을 사용하였다. 물성치 변화를 확인하기 위하여 SHIMADZU사의 HVM-2 Model의 비커스 경도기를 이용하여 표면 경도값을 측정하였다. 전기화학실험은 각 3회 이상 실시하였으며, Tafel 분석결과로 부식전류밀도와 부식전위의 평균, 부식전위를 알 수 있었고, 음분극 실험결과, 용존산소 환원반응에 의한 농도분극에서 수소가스발생에 의한 활성화 분극으로 진행되는 변곡점을 확일 할 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제34권5호
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• pp.414-420
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• 2001

A 30-kV plasma immersion ion implantation setup (P $I^3$) has been equipped with a self-developed 6'-magnetron to perform hard coatings with enhanced adhesion by P $I^3$D(P $I^3$ assisted deposition) process. Using ICP source with immersed Ti antenna and reactive magnetron sputtering of Ti target in $N_2$/Ar ambient gas mixture, the TiN films were prepared on Si substrates at different pulse bias and ion-to-atom arrival ratio ( $J_{i}$ $J_{Me}$ ). Prior to TiN film formation the nitrogen implantation was performed followed by deposition of Ti buffer layer under A $r^{+}$ irradiation. Films grown at $J_{i}$ $J_{Me}$ =0.003 and $V_{pulse}$=-20kV showed columnar grain morphology and (200) preferred orientation while those prepared at $J_{i}$ $J_{Me}$ =0.08 and $V_{pulse}$=-5 kV had dense and eqiaxed structure with (111) and (220) main peaks. X-ray diffraction patterns revealed some amount of $Ti_{x}$ $N_{y}$ in the films. The maximum microhardness of $H_{v}$ =35 GN/ $M^2$ was at the pulse bias of -5 kV. The P $I^3$D technique was applied to enhance wear properties of commercial tools of HSS (SKH51) and WC-Co alloy (P30). The specimens were 25-kV PII nitrogen implanted to the dose 4.10$^{17}$ c $m^{-2}$ and then coated with 4-$\mu\textrm{m}$ TiN film on $Ti_{x}$ $N_{y}$ buffer layer. Wear resistance was compared by measuring weight loss under sliding test (6-mm $Al_2$ $O_3$ counter ball, 500-gf applied load). After 30000 cycles at 500 rpm the untreated P30 specimen lost 3.10$^{-4}$ g, and HSS specimens lost 9.10$^{-4}$ g after 40000 cycles while quite zero losses were demonstrated by TiN coated specimens.s.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제1권4호
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• pp.11-15
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• 2000

This paper presents a process optimization of antireflection (AR) coating on crystalline Si solar cells. Theoretical and experimental investigations were performed on a double-layer AR(DLAR) coating of MgFe$_2$/GeO$_2$. We investigated GeO$_2$ films as an AR layer because they have a proper refractive index of 2.46 and demonstrate the same lattice constant as Si substrate. RF sputter grown GeO$_2$ film showed deposition temperature strong dependence. The GeO$_2$ at 400$\^{C}$ exhibited a strong (111) preferred orientation and the lowest surface roughness of 6.87 $\AA$. Refractive index of MgFe$_2$film was measured as 1.386 for the most of growth temperature. An optimized DLAR coating showed a reflectance as low as 2.04% in the wavelengths ranged from 0.4 ㎛ to 1.1 ㎛. Solar cells with a structure of MgFe$_2$/GeO$_2$/Ag/N$\^$+//p-type Si/P$\^$+//Al were investigated with the without DLAR coatings. We achieved the efficiency of solar cells greater than 15% with 3.12% improvement with DLAR coatings. Further details about MgFe$_2$,GeO$_2$ films, and cell fabrication parameters are presented in this paper.

• 한국결정성장학회지
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• 제11권1호
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• pp.20-26
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• 2001

Ti와 B을 각각의 증발원으로 한 2원 전자빔 증착법으로 500$^{\circ}$의 기판온도에서 (100) Si 기판 위에 티타늄 붕화물 (${TiB}_{x}$) 박막을 증착시켰다. 이 방법은 여러 가지 boron-to-totanium ratio ($0{\le}B/Ti \le 2.5$)를 가지는 비당량 (${TiB}_{x}$ 박막의 표면 조도 역시 B/Ti비에 의존하여 변화되었다. 그리고 Pure Ti 박막은 (002)면의 우선 성장거동을 나타내었으나, $B/Ti{\ge}1.0$의 경우 (111)면의 우선 성장거동을 보이는 단일상의 TiB 박막이 성장되었다. 그러나 B농도가 더욱 증가됨에 따라 육방정계의 ${TiB}_{2}$상이 형성되기 시작하여 $B/Ti{\ge}2.0$ 의 조성비를 가지는 박막에서는 단일상의 ${TiB}_{2}$ 화합물을 나타내었다. 그리고 Si 기판상에 증착된 ${TiB}_{x}$ 박막의 잔류응력은 B/Ti비에 의존하나, 2원 전자빔 증착법으로 성장된 모든 박막에서 3~$20{\times}^9$dyn/$\textrm{cm}^2$ 정도의 인장응력을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제6권7호
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• pp.700-708
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• 1996

Flip chip bonding에 무전해도금기술을 적용하여 solder bumper형성의 최적 조건을 규명하였다. 시편은 AI 패턴된 4 inch Si 웨이퍼를 사용하고, 활성화 처리시 zincate 용액을 사용하였으며, 무전해 도금은 Ni-P 도금액고 Au immersion 용액을 사용하였다. 활성화 물질의 AI 침식정도 및 Zn 석출 정도를 알아보기 위하여 EDS측정을 하였고, 각 공전에서의 표면형상을 알아보기 위해 SEM 분석을 하였다. 열처리 후 금도금층의 주 결정성장 방향은 XRD를 이용하여 측정하였다. 산처리에서 질산과 황산 중 질산에 의한 산화막제거 정도가 더 우수하게 나타났다. 활성화 처리시 zincate 용액을 희석시킬수록 입자 크기가 미세해 지고, 활성화 물질은 pH 13-13.5, 상온, 농도 15-25%의조건에서 크기가 작은 Zn 활성화 물질이 균일하게 분포하였다. Ni과 Auan전해도금 속도는 온도와 pH가 증가할수록 증가하였다. Ni 무전해 도금 조건은 pH 4.5, 온도 $90^{\circ}C$, 시간 20분이며, Au 무전해 도금조건은 pH7, 온도 $80^{\circ}C$, 시간 10분이었다. 상온에서 $400^{\circ}C$까지 30분동안 열처리 한 후 금도금막의 결정 방향은 pH 7, 온도 $80^{\circ}C$, 시간 10분이었다. 상온에서 $400^{\circ}C$까지 30분 동안 열처리 한 후 금도금막의 결정 방향은 pH 7에서 (111), pH 9에서는 (200)과 (111)이 주 peak로 나타났으며, 열처리에 의한 결정 방향의 변화는 없었다. 전체 공정에서 최종적인 표면 형상에 영향을 주는 단계는 활성화 처리로서 flip chip의 bonding layer형성에 가장 중요한 요소임을 알 수 있었다.보다 자생지(自生地)에서 높은 함량(含量)을 보였다. 5. 무기성분함양(無機成分含量)의 차이(差異)는 K의 경우(境遇) 자생지(自生地)에서 보다 재배지(栽培地)에서 평균적(平均的)으로 10배이상(倍以上) 정도(程度) 높은 함량(含量)의 차이(差異)를 보였으나 Mn, Zn, Na, Cu 등(等)은 일정(一定)한 경향(傾向)을 보이지 않는 것으로 나타났다. 6. 유리(遊離) 아미노산(酸)의 함량(含量)은 자생지(自生地은)보다 재배지(栽培地)에서 전반적(全般的)으로 높은 함량(含量)을 나타내었고, 특(特)히 Arginine은 다른 성분(成分)들과 비교(比較)해 볼 때 가장 높은 조성(組成)의 차이(差異)를 나타내었다. 7. 야생(野生)더덕과 재배(栽培)더덕의 정유성분수율(精油成分收率)은 자생지재배(自生地栽培)에서는 모두 0.004% 였고 재배지(栽培地)에서는 야생(野生)더덕이 0.005%였다. 8. 더덕의 재배장소(栽培場所)에 따른 향기성분(香氣成分)은 총(總) 21종(種)이었으며 自生地(自生地)에서 야생(野生)더덕은 16종(種), 재배(栽培)더덕은 18종(種)이었고, 재배지(栽培地)에서 야생(野生) 더덕은 14종(種), 재배(栽培)더덕은 20(種)이었다. 9. Trans-2-hexanol은 야생(野生)더덕의 자생지(自生地) 재배(栽培)에서 피이크 면적(面積) 당(當) 50.3%, 재배지(栽培地)에서 피이크 면적(面積) 당(當) 43.3%를 보였으며 amylalcohol, furfuryl acetate, 2-methoxy-4-vinyl phenol(MVP)는 재배(栽培)더덕에서만 확인(確認)되었다.는 KI, BMI와 유의적인 양의 상관관계를 보였고 (p<0.01), HCL-C은 비체중, BMI, LBM, TBM와 유의적인 음의 상관관계를 보였으며, (p<0.01), KI, SBP와도 음의 상관관계를 보였다. (p<0.05), LCL-C는 KI와 유의적이인 양의

• 한국표면공학회지
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• 제29권6호
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• pp.809-815
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• 1996

$Y_2O_3$-based metal-insulator-semiconductor (MIS) structure on p-Si(100) has been studied. Films were prepared by UHV reactive ionized cluster beam deposition (r-ICBD) system. The base pressure of the system was about $1 \times 10^{-9}$ -9/ Torr and the process pressure $2 \times 10^{-5}$ Torr in oxygen ambience. Glancing X-ray diffraction(GXRD) and in-situ reflection high energy electron diffracton(RHEED) analyses were performed to investigate the crystallinity of the films. The results show phase change from amorphous state to crystalline one with increasingqr acceleration voltage and substrate temperature. It is also found that the phase transformation from $Y_2O_3$(111)//Si(100) to $Y_2O_3$(110)//Si(100) in growing directions takes place between $500^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$. Especially as acceleration voltage is increased, preferentially oriented crystallinity was increased. Finally under the condition of above substrate temperature $700^{\circ}C$ and acceleration voltage 5kV, the $Y_2O_3$films are found to be grown epitaxially in direction of $Y_2O_3$(1l0)//Si(100) by observation of transmission electron microscope(TEM). Capacitance-voltage and current-voltage measurements were conducted to characterize Al/$Y_2O_3$/Si MIS structure with varying acceleration voltage and substrate temperature. Deposited $Y_2O_3$ films of thickness of nearly 300$\AA$ show that the breakdown field increases to 7~8MV /cm at the same conditon of epitaxial growing. These results also coincide with XPS spectra which indicate better stoichiometric characteristic in the condition of better crystalline one. After oxidation the breakdown field increases to 13MV /cm because the MIS structure contains interface silicon oxide of about 30$\AA$. In this case the dielectric constant of only $Y_2O_3$ layer is found to be $\in$15.6. These results have demonstrated the potential of using yttrium oxide for future VLSI/ULSI gate insulator applications.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.111-112
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• 2009

Diamond-like carbon (DLC) is a convenient term to indicate the compositions of the various forms of amorphous carbon (a-C), tetrahedral amorphous carbon (ta-C), hydrogenated amorphous carbon and tetrahedral amorphous carbon (a-C:H and ta-C:H). The a-C film with disordered graphitic ordering, such as soot, chars, glassy carbon, and evaporated a-C, is shown in the lower left hand corner. If the fraction of sp3 bonding reaches a high degree, such an a-C is denoted as tetrahedral amorphous carbon (ta-C), in order to distinguish it from sp2 a-C [2]. Two hydrocarbon polymers, that is, polyethylene (CH2)n and polyacetylene (CH)n, define the limits of the triangle in the right hand corner beyond which interconnecting C-C networks do not form, and only strait-chain molecules are formed. The DLC films, i.e. a-C, ta-C, a-C:H and ta-C:H, have some extreme properties similar to diamond, such as hardness, elastic modulus and chemical inertness. These films are great advantages for many applications. One of the most important applications of the carbon-based films is the coating for magnetic hard disk recording. The second successful application is wear protective and antireflective films for IR windows. The third application is wear protection of bearings and sliding friction parts. The fourth is precision gages for the automotive industry. Recently, exciting ongoing study [1] tries to deposit a carbon-based protective film on engine parts (e.g. engine cylinders and pistons) taking into account not only low friction and wear, but also self lubricating properties. Reduction of the oil consumption is expected. Currently, for an additional application field, the carbon-based films are extensively studied as excellent candidates for biocompatible films on biomedical implants. The carbon-based films consist of carbon, hydrogen and nitrogen, which are biologically harmless as well as the main elements of human body. Some in vitro and limited in vivo studies on the biological effects of carbon-based films have been studied [$2{\sim}5$].The carbon-based films have great potentials in many fields. However, a few technological issues for carbon-based film are still needed to be studied to improve the applicability. Aisenberg and Chabot [3] firstly prepared an amorphous carbon film on substrates remained at room temperature using a beam of carbon ions produced using argon plasma. Spencer et al. [4] had subsequently developed this field. Many deposition techniques for DLC films have been developed to increase the fraction of sp3 bonding in the films. The a-C films have been prepared by a variety of deposition methods such as ion plating, DC or RF sputtering, RF or DC plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), electron cyclotron resonance chemical vapor deposition (ECR-CVD), ion implantation, ablation, pulsed laser deposition and cathodic arc deposition, from a variety of carbon target or gaseous sources materials [5]. Sputtering is the most common deposition method for a-C film. Deposited films by these plasma methods, such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) [6], are ranged into the interior of the triangle. Application fields of DLC films investigated from papers. Many papers purposed to apply for tribology due to the carbon-based films of low friction and wear resistance. Figure 1 shows the percentage of DLC research interest for application field. The biggest portion is tribology field. It is occupied 57%. Second, biomedical field hold 14%. Nowadays, biomedical field is took notice in many countries and significantly increased the research papers. DLC films actually applied to many industries in 2005 as shown figure 2. The most applied fields are mold and machinery industries. It took over 50%. The automobile industry is more and more increase application parts. In the near future, automobile industry is expected a big market for DLC coating. Figure 1 Research interests of carbon-based filmsFigure 2 Demand ratio of DLC coating for industry in 2005. In this presentation, I will introduce a trend of carbon-based coating research and applications.