• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2013.05a
• /
• pp.112-113
• /
• 2013

Thin CrAlMgSiN films, whose composition were 30.6Cr-11.1Al-7.3Mg-1.2Si-49.8N (at.%), were deposited on steel substrates in a cathodic arc plasma deposition system. They consisted of alternating crystalline Cr-N and AlMgSiN nanolayers. After oxidation at $800^{\circ}C$ for 200 h in air, a thin oxide layer formed by outward diffusion of Cr, Mg, Al, Fe, and N, and inward diffusion of O ions. Silicon ions were relatively immobile at $800^{\circ}C$. After oxidation at $900^{\circ}C$ for 10 h in air, a thin $Cr_2O_3$ layer containing dissolved ions of Al, Mg, Si, and Fe formed. Silicon ions became mobile at $900^{\circ}C$. After oxidation at $900^{\circ}C$ for 50 h in air, a thin $SiO_2-rich$ layer formed underneath the thin $Cr_2O_3$ layer. The film displayed good oxidation resistance. The main factor that decreased the oxidation resistance of the film was the outward diffusion and subsequent oxidation of Fe at the sample surface, particularly along the coated sample edge.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
• /
• v.52 no.5
• /
• pp.246-250
• /
• 2019

Nano-multilayered $Cr_{25.2}Al_{19.5}Si_{4.7}N_{50.5}$ films were deposited on the steel substrate by cathodic arc plasma deposition. They were corroded at $900^{\circ}C$ in $Ar/1%SO_2$ gas in order to study their corrosion behavior in sulfidizing/oxidizing environments. Despite the presence of sulfur in the gaseous environment, the corrosion was governed by oxidation, leading to formation of protective oxides such as $Cr_2O_3$ and ${\alpha}-Al_2O_3$, where Si was dissolved. Iron diffused outward from the substrate to the film surface, and oxidized to $Fe_2O_3$ and $Fe_3O_4$. The films were corrosion-resistant up to 150 h owing to the formation of thin ($Cr_2O_3$ and/or ${\alpha}-Al_2O_3$)-rich oxide layers. However, they failed when corroded at $900^{\circ}C$ for 300 h, resulting in the formation of layered oxide scales due to not only outward diffusion of Cr, Al, Si, Fe and N, but also inward movement of sulfur and oxygen.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.7-9
• /
• 2007

Thin films of CrAlSiN were deposited on SKD11 tool steel substrate using Cr and AlSi cathodes by a cathodic arc plasma deposition system. The influence of process parameters on the deposited film properties were investigated. The oxidation characteristics of the films were studied at temperatures ranging from 800 and 1000+C up to 50 h in air. The films showed superhardness and good oxidation resistance..

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.100-102
• /
• 2013

Magnetron-sputtering법을 사용하여 기존에 연구하였던 CrAlN (Cr 7：Al 3)박막에 Si를 첨가하여 Si의 함량 변화에 따라 미세구조와 화학적 결합상태, 온도저항계수(TCR) 및 산화저항의 영향과 기계적특성 개선을 통한 multi-functional heater resistor layer로써의 가능성을 연구하였다. CrAlSiN 박막의 Si 함량에 변화에 따라 온도저항계수 변화를 확인하였으며 X-선 회절 분석(XRD) 패턴 분석결과 CrAlSiN 박막의 결정구조가 Bl-NaCl 구조를 가지고 있는 것을 확인하였으며 SEM과 AFM을 통한 표면 및 미세구조 분석결과 Si의 함량이 증가할수록 입자가 조밀해짐을 알 수 있었다. 최근 digital priting technology의 핵심 기술로 부각되고 있는 inkjet priting technology는 널리 태양전지뿐만 아니라 thin film process, lithography와 같은 반도체 공정 기술에 활용 할 수 있기 때문에 반도체 제조장비에도 사용되고 있으며, 현재 thermal inkjet 방식을 사용하고 있다. Inkjet printing technology는 전기 에너지를 잉크를 배출하기 위해 열에너지로 변환하는 thermal inkjet 방식을 사용하고 있는데, 이러한 thermal inkjet 방식은 기본적으로 전기저항이 필요하지만 electrical resistor layer는 잉크를 높은 온도에서 순간적으로 가열하기 때문에 부식이나 산화 등의 문제가 발생할 수 있어 이에 대한 보호층을 필요로 한다. 하지만, 고해상도, 고속 잉크젯 프린터, 대형 인쇄 등을 요구되고 있어 저 전력 중심의 잉크젯 프린터의 열효율을 방해하는 보호층 제거에 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 magnetron-sputtering을 사용하여 기존의 CrAlN 박막에 Si를 합성하여 anti-oxidation, corrosion resistance 그리고 low temperature coefficient of resistance 값을 갖는 multi-functional heater resistor layer로써 CrAlSiN 박막의 Si 함량에 따른 효과에 초점을 두었다. 본 실험은 CrAlN 박막에 Si 함량을 4~11 at%까지 첨가시켜 함량의 변화에 따른 특성변화를 확인하였다. 함량이 증가할수록 amorphous silicon nitride phase의 영향으로 박막의 roughness는 감소하였으며 XRD 분석결과 (111) peak의 Intensity가 감소함을 확인하였으며 SEM 관찰시 모든 박막이 columnar structure를 나타내었으며 Si함량이 증가할수록 입자가 치밀해짐을 보여주었다.Si함량이 증가할수록 CrAlN 박막에 비하여 면저항은 증가하였으며 TCR 측정결과 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 안정한 TCR값을 나타내었다. Multi-functional heater resistor layer 역할을 하기 위해서, CrAlSiN 박막의 원소 분포, 표면 거칠기, 미세조직, 전기적 특성 등을 조사하였다. CrAlN 박막의 Si의 첨가는 크게 XRD 분석결과 주상 성장을 억제 할 수 있으며 SEM 분석을 통하여 Si 함량이 증가할수록 Si3N4 형성이 감소하며 입자크기가 작아짐을 확인하였다. 면저항의 경우 Si 함량이 증가함에 따라 높은 면저항을 나타내었으며 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 낮은 TCR 값인 3120.53 ppm/K값을 보였다. 이 값은 상용되고 있는 heater resistor보다 높지만, CrAlSiN 박막이 더 우수한 기계적 특성을 가지고 있기 때문에 hybrid heater resistor로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
• /
• v.36D no.7
• /
• pp.17-25
• /
• 1999

Tungsten nitride($WN_x$) films were deposited by PECVD method on silicon nitride($WSi_3N_4$) substrate. The characteristics of $WN_x$ film were investigated with changing various processing parameters ; substrate temperature, gas flow rate, rf power, and different nitrogen sources. The nitrogen composition in $WN_x$ film varied from 0 to 45% according to the $NH_3$ and $N_2$ flow rate. The highest deposition rate of 160 nm/min was obtained for the $NH_3$ gas and relatively low deposition rate of $WN_x$ films were formed by $N_2$ gas. $WN_x$ films deposited on $WSi_3N_4$ substrate had higher deposition rate than that of TiN and Si substrates. The purity of $WN_x$ film were analyzed by AES and higher purity $WN_x$ films were deposited using $NH_3$ gas. The XRD analysis indicates a phase transition from polycrystalline tungsten(W) to amorphous tungsten nitride($WN_x$), showing improved etching profile of $WN_x$ films Thick $WN_x$ films were deposited on various substrates such as Tin, NiCr and Al and maximum thickness of $1.6 {\mu}m$ was obtained on the Al adhesion layer.