• 한국세라믹학회지
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• 제44권7호
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• pp.375-380
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• 2007

Tribological properties of carbon layers produced by high temperature chlorination of SiC ceramic and DLC (diamond-like carbon) coatings produced by ion plating method were investigated and compared. Carbon coatings were produced by exposure of ball and disc type SiC in chlorine and hydrogen gas mixtures at $1200^{\circ}C$. After treatment for 10 h, dense carbon films up to $180{\mu}m$ in thickness were formed. Tribological behavior of newly developed carbon films were compared with that of DLC films. Wear resistance and frictional coefficient of the surface modified ball and disc type SiC were significantly improved compared to an untreated SiC specimen, and also the modified carbon layer had better performance than DLC coatings. Therefore, in this study, the newly developed carbon films have several advantages over existing carbon coatings such as DLC coatings and showed superior tribological performances.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.117-118
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• 2011

초경합금 위에 RF Magnetron Sputter를 이용하여 Ti 중간층을 증착 후 MPECVD(Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 시스템을 이용하여 나노결정 다이아몬드 박막을 증착 하였다. 공정압력, 마이크로웨이브 전력, Ar/$CH_4$ 조성비, 기판온도를 일정하게 놓고 직류 bias의 인가 여부를 변수로 하고 증착시간을 0.5, 1, 2시간으로 변화시켜 박막을 제작하였다. 제작된 시편은 FE-SEM과 AFM을 이용하여 다이아몬드 박막의 표면과 다이아몬드 박막의 표면 거칠기 등을 측정하였고, Raman spectroscopy와 XRD를 이용하여 다이아몬드 결정성을 확인하였다. Automatic Scratch �岵謙�ter를 이용하여 복합박막의 층별 접합력을 측정하였다. 바이어스를 인가하지 않고 다이아몬드 박막을 증착할 경우 증착 시간이 증가할수록 다이아몬드 입자의 평균 크기가 증가하며 입자들이 차지하는 면적이 증가하는 것을 확인하였다. 그러나 1시간이 경과해도 아직 완전한 박막은 형성되지 못하고 2시간 이상 증착 시 완전한 박막을 이루는 것이 확인되었다. 이에 비해서 바이어스 전압을 인가할 경우 1시간 내에 완전한 박막을 이루었다. 표면 거칠기는 바이어스를 인가한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해서 조금 높은 것으로 나타났다. 이러한 바이어스 효과는 표면에서의 핵생성 밀도 증가와 재핵생성 속도 증가에 기인하는 것으로 해석된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.177-178
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• 2009

DLC (Diamond-like Carbon) 코팅막은 저마찰, 고경도, 낮은 표면조도 등의 우수한 특성을 갖는 박막 물질로 다양한 산업분야에서 그 코팅막의 활용을 목적으로 응용연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 화학기상증착(PCVD) 공정을 이용하여 바이어스, 진공도, 공정 온도 등의 코팅 조건 변수를 이용하여 DLC 코팅막을 제작하였다. 또한, 코팅막은 공정 조건에 따라 증착속도, 표면 및 단면 조직, 밀착력, 경도, 마찰계수 등의 특성을 평가하였다. 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 DLC 코팅막 제조는 상온과 $175^{\circ}C$에서 이루어졌으며, 저온 중 DLC 코팅막 제조가 가능해짐에 따라 고분자 와 같은 저융점을 갖는 피처리물의 코팅처리가 가능하여 산업적 응용의 확대가 기대된다. SEM 표면 조직 관찰에 따른 DLC 코팅막의 표면조직과 조도는 공정조건에 따라 큰 차이는 보이지 않았지만, 밀착력에 있어서는 매우 큰 차이를 나타내었다. 스크래치 시험 결과 가장 높은 밀착력은 100 N 이상을 나타내었으며, 이 때의 마찰계수는 약 0.02를 나타내었다. 가장 낮은 마찰계수는 약 0.01을 보였으며, 이때의 밀착력은 25 N을 나타내었다. 증착속도는 바이어스 전압의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 온도의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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• pp.1184-1187
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• 2003

Electrochemical capacitors are becoming attractive energy storage systems particularly for applications involving high power requirements such as hybrid systems consisting of batteries and electrochemical capacitors for electric vehicle propulsion. A new type electric double layer capacitor (EDLC) was constructed by using carbon nanofibers (CNFs) and DAAQ(1,5-diaminoanthraquinone) electrode. Carbonaceous materials are found in variety forms such as graphite, diamond, carbon fibers etc. While all the carbon nanofibers include impurities such as amorphous carbon, nanoparticles, catalytic metals and incompletely grown carbons. We have eliminated of Ni particles and some carbonaceous particles in nitric acid. Nitric acid treated CNFs could be covered with very thin DAAQ oligomer from the results of CV and TG analyses and SEM images. DAAQ oligomer film exhibited a specific capacity as 45-50 Ah/kg in 4M $H_2SO_4$. We established Process Parameters of the technique for the formation of nano-structured materials. Furthermore, improved the capacitive properties of the nano structured CNFs electrodes using controlled solution chemistry. As a result, CNFs coated by DAAQ composite electrode showed relatively good electrochemical behaviors in acidic electrolyte system with respect to specific capacity and scan rate dependency.

• 한국표면공학회지
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• 제54권5호
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• pp.207-212
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• 2021

The mechanical and electrical characteristics can be improved in 3D stacked IC technology which can accomplish the ultra-high integration by stacking more semiconductor chips within the limited package area through the Cu direct bonding method minimizing the performance degradation to the bonding surface to the inorganic compound or the oxide film etc. The surface was treated in a ultrasonic washer using a diamond abrasive to remove other component substances from the prepared cast plate substrate surface. FE-SEM was used to analyze the bonding characteristics of the bonded copper substrates, and the cross section of the bonded Cu conjugates at the sintering junction temperature of 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, 350 ℃ and the pressure of 2303 N/cm² and 3087 N/cm². At 2303 N/cm², the good bonding of copper substrate was confirmed at 350 ℃, and at the increased pressure of 3087 N/cm², the bonding condition of Cu was confirmed at low temperature junction temperature of 200 ℃. However, the recrystallization of Cu particles was observed due to increased pressure of 3087 N/cm² and diffusion of Cu atoms at high temperature of 350 ℃, which can lead to degradation in semiconductor manufacturing.

• Tribology and Lubricants
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• 제38권6호
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• pp.227-234
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• 2022

Recently, the demand for improving energy efficiency has rapidly increased because of the growing concerns over environmental issues. In this work, the tribo-test and simulation for the initial wear and lubrication performance were performed for the piston pin in the small end system of the connecting rod of a marine engine, to obtain useful data for improving the efficiency of marine engine systems. In addition, a diamond-like carbon (DLC) coating was applied to the piston pin to explore feasibility of eliminating the bush used in the system. The initial wear and lubrication characteristics between the uncoated piston pin and bush were compared with that between the DLC-coated piston pin and connecting rod in the tribo-test. The simulation for the wear and lubrication performance according to the wear progression was conducted based on the data obtained from the test. The wear characteristics were quantitatively assessed by the wear depth and wear volume, and the lubrication performance was characterized with the change of pressure and minimum oil film thickness with respect to the crank angle. It was found that the DLC-coated piston pin may provide better initial wear characteristics and lubrication performance. The results of this work may provide fundamental information for marine engines with improved efficiency.

• 열처리공학회지
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• 제35권2호
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• pp.51-56
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• 2022

In this study, we controlled the shape of a carbon layer on gallium oxide templates. Gallium oxide layers were deposited on sapphire substrates using mist chemical vapor deposition. Subsequently, carbon layers were formed using radio frequency plasma chemical vapor deposition. Various shapes of carbon structures appeared according to the fraction of methane gas, used as a precursor. As methane gas concentration was adjusted from 1 to 100%, The shapes of carbon structures varied to diamonds, nanowalls, and spheres. The growth of carbon isotope structures on Ga₂O₃ templates will give rise to improving the electrical and thermal properties in the next-generation electronic applications.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.372-376
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• 2009

현대 반도체 공정에서 일정한 패턴을 생성하기 위하여 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하고 있으나 선폭의 감소로 인하여 기존 UV를 이용한 PR(Photoresist) 이외에 e-beam을 이용한 PMMA(Polymethyl methacrylate) 리소그래피에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 리소그래피에 의하여 생성된 패턴은 이후 세정 공정에서 잔류물을 제거하는 과정에서 패턴 붕괴를 일으키게 되는데 이러한 패턴 붕괴에 대한 방어력은 패턴 형성 물질의 탄성력(Elastic modulus)과 비례하는 것으로 알려져 있다. 이 논문에서 우리는 PMMA의 soft-baking 이후 Hardness(H)와 Elastic modulus(Er)의 변화를 압입력을 25 uN에서 8,500 uN으로 134.52 uN 간격으로 증가시키며 측정하였다. 또한 이 실험에서 Hardness(H)와 Elastic modulus(Er)는 Hysitron사의 Triboindenter를 이용하여 측정하였고 압입팁은 Berkovich 팁을 사용하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권4호
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• pp.121-127
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• 2022

초광역대 반도체인 β-Ga₂O₃은 고전력 반도체 소재에 대한 유망한 응용으로 인해 큰 주목을 받고 있다. 5가지 다른 다형 중 가장 안정적인 상인 β-Ga₂O₃는 4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전계를 갖는다. 또한, 이는 용융 소스로부터 성장될 수 있어 전력반도체용 SiC, GaN 및 다이아몬드와 같은 다른 와이드 밴드갭 반도체보다 더 높은 성장률과 더 낮은 제조 비용으로 성장이 가능하다. 이 연구에서 β-Ga₂O₃ 단결정 성장은 EFG(edge-defined film-fed growth) 방법에 의해 성장되었다. 성장 방향과 주면을 각각 β-Ga₂O₃ 결정의 [010] 방향과 (100)면으로 성장하였다. Raman 분석의 스펙트럼으로 β-Ga₂O₃ 잉곳의 결정상과 불순물을 확인하였고, 고해상도 X선 회절(HRXRD)을 이용하여 결정 품질과 결정 방향을 분석하였다. 또한 EFG 방법으로 성장한 β-Ga₂O₃ 리본형태의 잉곳을 각 위치별로 결정 품질과 다양한 특성을 체계적으로 분석하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2024

β-Ga₂O₃는 ~4.8 eV의 넓은 밴드 갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전압을 가지는 물질로 전력소자의 응용 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 또한, 대표적인 WBG 반도체 소재인 SiC, GaN, 다이아몬드 등과 비교했을 때, 높은 성장률과 낮은 제조 비용으로 단결정 성장이 가능하다는 장점을 가진다[1-4]. 본 연구에서는 다중 슬릿 구조를 이용한 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 법을 통해 SnO₂ 0.3 mol% 도핑된 10 mm 두께의 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시키는 데에 성공했다. 성장 방향과 성장 면은 각각 [010]/(001)로 설정하였으며 성장 속도는 약 12 mm/h이다. 성장시킨 β-Ga₂O₃ 단결정은 다양한 결정면(010, 001, 100, ${\bar{2}}01$)으로 절단하여 표면 가공을 진행하였다. 가공이 완료된 샘플은 XRD, UV/VIS/NIR Spec., Mercury Probe, AFM, Etching 등의 분석을 통해 결정면에 따른 특성을 비교하였다. 본 연구는 고전압 및 고온 응용 분야에서 전력반도체 기술의 발전에 기여할 것으로 기대되며 더 나은 특성의 기판을 선택하는 것은 소자의 성능과 신뢰성을 향상시키는데에 중요한 역할을 할 것이다.