• 한국재료학회지
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• 제10권9호
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• pp.648-655
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• 2000

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.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권6호
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• pp.311-316
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• 2002

2-step 증착법과 Bias-Enhanced Nucleation(BEN)법을 이용해 다결정 Ni 기판에 고품질의 다이아몬드 박막 합성을 연구하였다. $810^{\circ}C$에서 1시간 증착하여 soot충을 형성시킨 후 기판온도를 soot층의 형성이 억제되는 온도인 $925^{\circ}C$로 올려 5시간 증착하는 2-step법을 통해 고품질의 다이아몬드를 합성할 수 있었다. 또한, $925^{\circ}C$에서 -220V의 bias를 10분 동안 기판에 인가한 후 2시간 동안 증착하는 BEN법을 이용해 양질의 다이아몬드를 합성할 수 있었다. $925^{\circ}C$에서 bias 처리를 하지 않은 경우에는 10시간 동안 증착을 시도한 후에도 다이아몬드가 생성되지 않았다.

• 한국표면공학회지
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• 제44권4호
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• pp.131-136
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• 2011

A kinetic study has been made for the growth of nanocrystalline diamond (NCD) particles to a continuous thin film on silicon substrate in a microwave plasma chemical vapor deposition reactor. Parameters of deposition have been microwave power of 1.2 kW, the chamber pressure of 110 Torr, and the Ar/$CH_4$ ratio of 200/2 sccm. The deposition has been carried out at temperatures in the range of $400\sim700^{\circ}C$ for the times of 0.5~16 h. It has been revealed that a continuous diamond film evolves from the growth and coalescence of diamond crystallites (or particles), which have been heterogeneously nucleated at the previously scratched sites. The diamond particles grow following an $h^2$ = k't relationship, where h is the height of particles, k' is the particle growth rate constant, and t is the deposition time. The k' values at the different deposition temperatures satisfy an Arrhenius equation with the apparent activation energy of 4.37 kcal/mol or 0.19 eV/ atom. The rate limiting step should be the diffusion of carbon species over the Si substrate surface. The growth of diamond film thickness (H) shows an H = kt relationship with deposition time, t. The film growth rate constant, k, values at the different deposition temperatures show another Arrhenius-type expression with the apparent activation energy of 3.89 kcal/mol or 0.17 eV/atom. In this case, the rate limiting step might be the incorporation reaction of carbon species from the plasma on the film surface.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1998년도 한국재료학회 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.78-78
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• 1998

No Abstract.see full/text

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1330-1332
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• 1998

Polycrystalline diamond films are deposited on a Si substrate by employing a 2.45 GHz $\mu$-wave plasma CVD system. Prior to depositing the diamond film, a DPR(diamond photo-resist) layer is coated to enhance the nucleation density. The growth rate of diamond films increases with the $\mu$-wave power and approaches to be about $1.5{\mu}m/hr$ at 1100 W. Structural properties of diamond films deposited are characterized from their SEM photographs, Raman spectra, and AFM surface images. Lager grain size, higher intensity of diamond peak, and smoother surface are observed for films deposited at a higher power. The possible mechanism on the diamond growth is also discussed to explain the experimental results.

• 한국표면공학회지
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• 제57권1호
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• pp.1-7
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• 2024

The study investigated the impact of substrate pretreatment on depositing high-quality B-doped diamond (BDD) thin films using the HFCVD method. Films were deposited on Si and Nb substrates after sanding and seeding. Despite identical sanding conditions, BDD films formed faster on Nb due to even diamond seed distribution. Post-deposition, film average roughness (R_a) remained similar to substrate R_a, but higher substrate R_a led to decreased crystallinity. Nb substrate with 0.83 ㎛ R_a exhibited faster crystal growth due to dense, evenly distributed diamond seeds. BDD film on Nb with 0.83 ㎛ R_a showed a wide, stable potential window (2.8 eV) in CV results and a prominent 1332 cm^-1 diamond peak in R_aman spectroscopy, indicating high quality. The findings underscore the critical role of substrate pretreatment in achieving high-quality BDD film fabrication, crucial for applications demanding robust p-type semiconductors with superior electrical properties.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.25-32
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• 2020

Generally, high-temperature, high-pressure, high-priced sintering equipment is used for diamond sintering, and conductivity is a problem for improving the surface modification of the sintered body. In this study, to improve the efficiency of diamond sintering, we identified a new process and material that can be sintered at low temperature, and attempted to develop a composite thin film that can be discharged by doping boron gas to improve the surface modification of the sintered body. Sintered bodies were sintered by mixing Si and two diamonds in different particle sizes based on CIP molding and HIP molding. In CVD deposition, CVD was performed using WC-Co cemented carbide using CH₄ and H₂ gas, and the specimen was made conductive using boron gas. According to the experimental results of the sintered body, as the Si content is increased, the Vickers hardness decreases drastically, and the values of tensile strength, Young's modulus and fracture toughness greatly increase. Conductive CVD deposited diamond was boron deposited and discharged. As the amount of boron added increased, the strength of diamond peaks decreased and crystallinity improved. In addition, considering the release processability, tool life and adhesion of the deposition surface according to the amount of boron added, the appropriate amount of boron can be confirmed. Therefore, by solving the method of low temperature sintering and conductivity problem, the possibility of solving the existing sintering and deposition problem is presented.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권3호
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• pp.289-294
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• 1999

The charged clusters or particles, which contain hundreds to thousands of atoms or even more, are suggested to from in the gas phase in the thin film processes such as CVD, thermal evaporation, laser ablation, and flame deposition. All of these processes are also phase synthesis of the nanoparticels. Ion-induced or photo-induced nucleation is the main mechanism for the formation of these nanoclusters or nanoparticles in the gas phase. Charge clusters can make a dense film because of its self-organizing characteristics while neutral ones make a porous skeletal structure because of its Brownian coagulation. The charged cluster model can successfully explain the unusual phenomenon of simultaneous deposition and etching taking place in diamond and silicon CVD processes. It also provides a new interpretation on the selective deposition on a conducting material in the CVD process. The epitaxial sticking of the charged clusters on the growing surface is getting difficult as the cluster size increases, resulting in the nanostructure such as cauliflower or granular structures.

• 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.

• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.110-115
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• 2000

열-필라멘트 CVD 장치를 이용하여 다이아몬드 박막의 증착 조건을 최적화시켰다. $B_4C $ 고체 펠렛을 사용하여 보론두핑된 다이아몬드 박막을 제조하여 그 질적 특성을 알아보고, 전류전압 특성과 전계 방출 측정을 통해 박막의 전계방출소자(field emission display (FED)로의 특성을 조사하였다. 보론 도핑의 양이 증가함에 따라 다이아몬드 결정의 평균 입자 크기가 조금씩 감소하지만 다이아몬드의 질은 소량 도핑인 경우에 크게 바뀌지 않았다. Al/Diamond/p-Si 소자의 전류전압 특성을 조사한 결과 도핑된 다이아몬드 박막의 전류는 도핑되지 않은 박막의 전류에 비해 $10^4$~$10^5$배 정도 증가하였다. 전계방출 특성을 조사한 결과 보론-도핑이 증가함에 따라 점차 낮은 전기장에서 전자를 방출하며, 또한 높은 방출 전류를 나타냈다. 전자가 방출되기 시작하는 onset-field는 펠렛의 수가 2개일 때 15.5 V/$\mu\textrm{m}$, 3개일 때 13.6 V/$\mu\textrm{m}$, 4개일 때는 11.1 V/$\mu\textrm{m}$. 체계적으로 감소하였다. 도핑의 강도가 세어짐에 따라 Fowler-Nordheim 그래프의 기울기는 감소하는 경향을 보였으며, 이로서 보론 도핑으로 인해 유효 장벽 에너지가 감소되어 전자 방출 특성이 향상됨을 알 수 있었다.