• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.703-703
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• 2013

다이아몬드상 탄소 박막(Diamond-like carbon, DLC) 박막은 낮은 마찰 계수, 높은 내마모성, 화학적 안정성, 적외선 영역에서의 높은 투과율 등의 장점을 바탕으로 MEMS (Micro-Electro Mechanical System) 소자와 MMAs (Moving Mechanical Assemblies)의 고체윤활코팅, 마그네틱 미디어와 하드디스크의 슬라이딩 표면 등 다양한 분야에 코팅소재로써 응용되어왔다 [1,2]. 현재 전기철도용 집전판은 마찰이 적고 전도성을 지니는 카본 소재로 구성되어 있다. 그러나 그 마모 비율이 너무 심하여 이를 개선할 수 있는 방안으로 고경도 저마찰력을 지니는 DLC 박막을 코팅 소재로써 제안하고자 한다. 그러나 기존에 DLC 박막은 절연특성이 매우 우수하기 때문에 기존에 전도성을 지니는 카본 집전판에 적용하기에는 어려움이 따른다. 따라서 DLC 박막 내에 실리콘(Si) 또는 금속(Metal)을 첨가시키거나, 금속 중간층을 포함시켜 전기적으로 전도특성을 향상시키는 방안이 제시되고 있으며, 본 연구에서는 DLC 박막과 유사하게 우수한 경도특성을 지니고, 낮은 마찰계수등을 지니는 비정질 탄소박막을 연구하여 카본 집전판에 코팅하고자하며, 특히 비정질 탄소박막에 금속 Ti를 도핑하여 집전판과의 접착력과 전기적 전도 특성을 향상시키고자 한다. Ti가 도핑된 탄소박막(TiC) 박막은 비대칭 마그네트론 스퍼터링(unbalanced magnetron sputtering; UBMS) 시스템을 이용하여 제작하였으며, 스퍼터링 조건 중 기판에 인가되어지는 기판온도에 따라 변화되어지는 TiC 박막의 트라이볼로지(Tribology) 특성을 고찰하고자 하였다. 증착시 기판온도의 증가는 TiC 박막의 경도, 마찰계수 특성등 트라이볼로지 특성을 향상시켰으며, 전기적 전도 특성을 향상시켰다. 이러한 결과는 스퍼터링 방법에 의해 증착되어진 TiC 박막내에 존재하는 sp2 결합과 관계가 있음을 확인할 수 있으며, 트라이 볼로지 특성은 TiC 박막내에 sp2 탄소결합의 비율 증가와 관련되어졌다. 특히 sp2 탄소결합은 TiC 박막 증착시 증가된 기판온도와 밀접한 관계가 있으며 기판온도의 증가에 따라 나노결정 클러스터의 크기와 수의 변화와 밀접한 관계가 있음을 확인하였다. 결국 기판온도는 TiC 박막의 트라이볼로지 특성을 향상시켰으며, 전기적 특성 또한 향상시켜 전기철도 집전판에 응용을 위한 소재로 평가할 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.116.2-116.2
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• 2017

DLC (Diamond like carbon) 박막을 전극 재료로 활용하기 위해서는 높은 전기 저항과 금속성 기판에 대한 낮은 접착력을 극복해야 한다. 본 연구에서는 PECVD에 의해 합성 된 DLC/Ti 전극의 아크 중간층, 질소 도핑, 증착 및 열처리 온도가 접착 강도와 전기적 및 전기 화학적 특성에 주는 영향을 체계적으로 조사 하였다. 그 결과, arc ion plating (AIP) 법에 의해 증착 된 Ti/TiC 중간층의 도입은 스크래치 테스트와 전기화학적 싸이클 테스트에서 향상된 접착 강도 및 수명을 가져온다는 것을 확인 하였다. 그리고 arc 중간층에서의 arc droplet은 DLC 박막의 표면적을 넓혀 전기 화학적 활성도를 높이는 긍정적인 역할을 하였다. 소량의 질소 도핑은 DLC 막의 비저항을 크게 낮춰주었고, 전기화학적 활성도를 증가시켰다. 증착 온도가 높을수록 DLC 막의 sp2/sp3 비율이 증가하였고, 이에 따라 비저항은 감소하였으며 전기 화학적 활성도는 증가하였다. 반면, 가장 높은 전기화학적 전위창은 $300^{\circ}C$ 에서 얻어졌으며 더 높은 온도에서 감소하였다. 열처리 온도를 높일수록 비저항의 감소 및 전기 화학적 활성도가 증가한 반면, 전기화학적 전위창은 지속적으로 감소하였고, 높은 열처리 온도에서는 DLC 전극의 수명이 줄어드는 것을 확인 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.215.2-215.2
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• 2013

본 연구에서는 흑연(graphite)과 티타늄(titanum; Ti) 타겟이 양쪽에 부착되어 있는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 Ti이 도핑되어진 다이아몬드상 탄소박막(Ti doped Diamond-like carbon, DLC:Ti)을 증착하였다. 흑연과 티타늄 타겟의 파워는 고정하고 기판에 음의 DC 바이어스를 인가하여 DC 바이어스 변화에 따른 DLC:Ti 박막을 증착하였다. 증착되어진 박막의 음의 DC 바이어스의 변화에 따라 변화되어지는 경도와 마찰계수, 표면의 거칠기, 접촉각 등의 트라이볼로지 특성들을 분석하였으며, XPS와 라만등의 분석법을 이용하여 박막의 구조적 특성과 트라이볼로지 특성과의 관계를 고찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2003년도 추계학술발표회초록집
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• pp.59-59
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• 2003

In recent, various functional coatings on artificial tooth implants have been conducted to enhance the bonding strength between implants and bones. Despite of these efforts, some previous reports argued that an adhesion strength between titanium implant and the final coatings like hydroxyapatite(HA) is weaker than the strength between coating and bone. In order to increase the adhesion force between the final coating and implant surface, TiN/DLC based functionally graded coating, which has higher mechanical strength than the titanium implant, was applied as a middle layer between titanium implant and final coating. Particularly we finally coated a biocompatible hydroxyapatite film on the DLC layer and examined the mechanical properties. As a result, TiN/DLC based functionally graded coating showed the higher adhesion strength compared with hydroxyapatite single layer coating on the titanium implant.

• Corrosion Science and Technology
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• 제10권2호
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• pp.65-70
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• 2011

DLC is considered as the candidate material for application of moving parts in automotive components relatively in high pressure and temperature operating conditions for its high hardness with self lubrication and chemical inertness. The properties of interlayer between the substrate and the DLC film were studied. Arc ion plating method have been employed to deposit onto substrate and sputtering method was used for synthesizing DLC onto interlayer. Among these six types of interlayer, deposited DLC film onto TiCN showed excellent value for characteristics. From the results of analysis for physical properties of DLC films, it seems that the adhesion forces were more important factors than intrinsic mechanical properties such as hardness, roughness and wear resistance of DLC films. AFM(Atomic Force Microscope) was used for understanding roughness of DLC films. Hardnesses of the coating layers were identified by nano-indentation method and adhesions were checked by scratch method.

• 한국진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.165-171
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• 1999

Diamond-like carbon(DLC) films were synthesized using the rf-plasma CVD technique with the addition of small amounts of nitrogen and oxygen to a gas mixture of $CH_4$ and $H_2$. The gas flow ratio of $CH_4$ to $H_2$ was 2.4:1, and 3% , 13.6% of nitrogen were added to the gas mixture of $CH_4$ and $H_2$ for the deposition of DLC films. The film stress tended to decrease as the nitrogen concentration increased from 3% to 13.6%, probably due to the decrease of the number of the interlink between carbon atoms. The residual stress tended to slightly decrease when 3% of oxygen was added. Scratch tests were performed to investigate the adhesion between the DLC films and the Ti intelayer after pretreating the TiN surface with direct hydrogen plasma. The adhesion was enhanced by adding nitrogen and oxygen to the $CH_4$ and $H_2$ gas mixture. The adhesion for the 3% nitrogen addition was better than that for the 13.6% nitrogen addition. The Vicker's hardness of the DLC films was measured to be 1100Hv.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.951-954
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• 2004

본 논문에서는 DLC(Diamond-like Carbon) 박막과 기판 사이에 금속층을 포함하는 DLC 박막의 기계적 특성을 분석하였다. 금속층은 sputtering법을 사용하고, DLC 박막은 PECVD법을 사용하여 각각 중착하였다. 티타늄(Ti), 니켄(Ni), 크롬(Cr)을 각 중간 금속층으로 사용한 후 DLC 박막과 실리콘(Si) 기판 간의 기계적 특성을 분석하였다. 각 막의 두께는 FE-SEM으로 확인하였고, DLC 박막의 구조 평가는 Raman spectrometer를 사용하여 분석하였으며, 각 금속층과 DLC 박막의 표면 상태는 AFM을 이용하여 확인하였다. XRD 분석을 통하여 박막의 격자분석을 하였고, SIMS(secondary ion mass spectrometry) 분석을 통하여 DLC 박막의 depth Profile을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.748-752
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• 2004

The Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) thin films are deposited to fabricate suppored layer on silicon substrate with a closed field unbalanced magnetron(CFUBM) sputtering system. This study focuses on the characteristic of Diamond like carbon (DLC) films and Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) films for membrane structure. The deposition rate and the surface roughness of DLC fims decrease with DC bias voltage. hardness is 26 GPa at -200 V. Interface of DLC/Si and Pt/DLC layers was excellent.

• 한국표면공학회지
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• 제35권2호
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• pp.122-128
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• 2002

This study was conducted to synthesize the diamond like carbon films by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The effects of gas composition on growth and mechanical properties of the films were investigated. A little amount of hydrogen or oxygen were added to base gas mixture of methane and argon. Methane dissociation and diamond like carbon nucleation were enhanced by installing negatively bias grid near substrate. The deposited films were indentified as hard diamond like carbon films by micro-Raman spectroscopy. The surface and fractured cross section of the films which were observed by scanning electron microscopy showed that film growth is very slow as about 0.3$\mu\textrm{m}$/hour, and relatively uniform with hydrogen addition. Vickers hardness of tungsten carbide (WC) cutting tool increased from about 1000 to 1600~1800 by deposition of DLC film, that of commercial TiN coated tool was about 1270. In cutting test of aluminum 6061 alloy, DLC coated cutting tool showed 1/3 or lower crater and flank wear than TiN coated or non-coated WC cutting tools.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제16권9호
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• pp.813-818
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• 1995

A diamond-like carbon (DLC) film was produced on a TiO2 substrate using a plasma enhance chemical vapor deposition (PECVD) method. The CH4-H2 plasma was produced by applying 400 V DC. The DLC film with the best crystalline structure was obtained when the concentration of CH4 in H2 was 0.75 percent by volume and total pressure was 40 torr. The presence of the diamond structure was confirmed by Raman spectroscopy, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy methods. It was found that the diluting gas H2 played an important role in producing a DLC film using a PECVD method.