• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.128-128
• /
• 2000

박막의 탄성 특성을 평가하는 방법으로 nano-indentation, Brillouin light scattering measurement, ultrasonic surface wave measurement, bulge test, vibration membrane method 등 여러 가지가 제시되어 왔다. 이러한 방법들은 필름의 두께가 일정 두께 이상이 되어야 정확한 측정이 가능한 방법으로 매우 얇은 박막에서도 탄성특성을 평가할 수 있는 freehang, bridge 방법이 제시되었으며, 이 방법은 간단한 식각 공정을 통해 매우 얇은 박막에도 적용시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 아주 얇은 박막에서도 탄성특성을 평가할 수 있는 freehang 방법을 이용하여 순수한 Diamond-like carbon (DLC) 필름과 Sidl 첨가된 DLC 필름의 탄성 특성을 평가하고자 한다. 실험에서 사용한 필름은 rf-PACVD 장비를 이용하여 증착하였다. 이때 전극과 플라즈마 사이의 바이어스 음전압은 -400 Vb로 합성압력은 10mTorr로 고정하였다. 사용한 반응 가스는 벤젠(C6H6), 그리고 벤젠과 희석된 실렌(SiH4 : H2 = 10 : 90)이며, 희석된 실렌의 첨가량을 조절하여 필름 내에 일정량의 Si을 함유시켰다. 각각의 조건에서 증착시간을 조절하여 필름의 두께를 변화시켰으며, KOH(5.6mol) 용액을 이용하여 습식 식각을 함으로써 freehang을 제작하였다. 이때 식각액에 의한 DLC 필름의 손상은 관찰되지 않았다. 필름의 잔류 응력을 측정하기 위해 200$\pm$10 혹은 100$\pm$5$\mu\textrm{m}$ 두께의 얇은 (100) Si wafer를 5$\times$50 mm2의 strip 형태로 절단하여 사용하였다. 필름의 압축 잔류 응력에 의해 발생한 필름/기판 복합체의 곡률은 laser 반사법과 $\alpha$-step profiler를 이용하여 측정하였으며, 이 결과를 Brenner 등에 유도된 식을 이용하여 잔류 응력을 계산하였다. 또한 제작된 frddhang은 광학 현미경과 전자주사현미경에 의해 관찰되었다. 이렇게 제작된 freehang을 이용하여 필름이 기판에 부착되기 위해 필요한 변형률을 측정하고, 독립적으로 측정된 필름의 잔류 응력을 박막의 응력-변형률 관계식에 적용하여 biaxial elastic modulus, E/(1-v)를 구할 수 있었다. 측정 결과 필름의 잔류 응력과 biaxial elastic modulus는 필름의 두께가 감소함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며, 같은 두께의 필름인 경우, 식각 깊이에 따른 biaxial elastic modulus 의 변화를 통해 최적의 식각 깊이를 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.30 no.11 s.254
• /
• pp.1335-1347
• /
• 2006

Surface energies calculated from measured contact angles between several solutions and test samples, such as Si wafer, $Al_2O_3$, $SiO_2$, PTFE(Polytertrafluoroethylene), and DLC(Diamond Like Carbon) films, based on geometric mean method and Lewis acid base method. In order to relate roughness to adhesion force, surface roughness of test samples were scanned large area and small by AFM(Atomic Force Microscopy). Roughness was representative of test samples in large scan area and comparable with AFM tip radius in small scan area. Adhesion forces between AFM tip and test samples were matched well with order of roughness rather then surface energy. When AFM tips having different radius were used to measure adhesion force on DLCI film, sharper AFM tip was, smaller adhesion force was measured. Therefore contact area was more important factor to determine adhesion force.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.107-114
• /
• 2001

The durability of head/disk interface is an important issue for hard disk drives. Currently, there are several means of assessing the performance and integrity of the head/disk interface. In this work Track Average Amplitude(TAA) signal was used to analyzed the head/disk interface with respect to variations in disk velocity, slider pre-load and preformed scratch on the disk. Particularly, TAA variation due to disk defect in the form of a scratch was investigated.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.56-56
• /
• 1999

수소화된 비정질 탄소(a-C:H0는 그 형성 조건에 따라서 여러 가지 다른 구조와 특성을 갖게 되며, 특히 DLC(diamond-like carbon)-FED(field emission display) 개발 면에서 중요하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 a-C:H 박막을 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 증착하고 주고 ESR 및 Raman 측정을 통하여 그 결과를 조사해 보았다. PECVD 증착가스는 CH4 가스를 사용하였다. 기판은 Corning 1737 glass를 사용하였고, 기판 온도는 32$0^{\circ}C$이었다. 증착 압력과 R>F. power는 각각 0.1-1 Torr 와 12-36 W 사이에서 변화되었다. ESR를 피하기 위하여, microwave power에 대한 ESR 신호 의존성을 측정하고 포화효과를 피하기 위한 Raman spectroscopy로 분석하였다. R.F.power가 증가할수록 증착속도는 0.06 nm/sec 정도까지 대체로 증가하였으나, pressure가 1 Torr 일때는 같은 R.F. power로써 증착이 일어나지 않는 경우도 발생하였다. 증착된 a-C:H 박막은 R.F.power가 증가할수록 스핀밀도의 증가가 두드러졌으며, 기타 증착가스 압력 등의 증착 조건에 따른 ESR 및 Raman 스펙트럼의 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.284-284
• /
• 2013

중 에너지 이온 산란 분석법(Medium Energy Ion Scattering Spectrometer, MEIS)은 50~500 keV로 이온을 가속 후 시료에 입사시켜 시료의 원자와 핵간 충돌로 산란되는 일차이온의 에너지를 측정하여 시료를 분석하는 기법으로, 원자층의 깊이 분해능으로 초박막의 표면 계면의 조성과 구조를 분석 할수 있는 유용한 미세 분석기술이다. 본 실험에서 에너지 70~100 keV의 He+ 이온을 사용하여 Pulse Width 1 ns의 Pulsed ion beam을 만들어 Start 신호로 사용하고 Delay-line-detector에 검출된 신호를 End 신호를 이용한 TOF-MEIS System을 개발하였다. 활용 가능한 분석시편으로 Ultra thin film 시편으로 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4 nm의 HfO2, 1.8, 4nm의 SiO2 시편을 분석 하였으며 Ultra Shallow Junction 시편으로 As Doped Si, Cs Doped Si 시편 및 Composition, Core/shell 구조의 Q-dot 시편으로 CdSe, CdSe/ZnS등 다양한 분석 실험을 진행 하였다. Composition, Core/shell 구조의 Q-dot 시편은 Diamond Like Carbon(DLC)의 Substrate에 Mono-layer로 형성하여 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
• /
• v.22 no.6 s.171
• /
• pp.159-167
• /
• 2005

This work focuses on the effects of crack free friction on Mode II stress intensity factors, $K_{II}$, for a vertical surface crack in a two-dimensional finite element model of TiN/steel subject to rolling contact. Results indicate that maximum $K_{II}$ values, which occur when the load is adjacent to the crack, may be significantly reduced in the presence of crack face friction. The reduction is more significant for thick coatings than for thin. Crack extension and increased layer thickness result in increased $K_{II}$ values. The effect of crack face friction on compressive $K_I$ values appears negligible. Comparative results are presented for $MoS_2/steel$ and diamond-like carbon(DLC)/Ti systems.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.35 no.5
• /
• pp.488-493
• /
• 2022

Generally, diamond-like carbon films (a-C:H, DLC) have been shown to have a low coefficient of friction, a high hardness and a low wear rate. Pd-doped C thin film was fabricated using a dual magnetron sputtering with two targets of graphite and palladium. Graphite target RF power was fixed and palladium target RF power was varied. The structural, physical, and surface properties of the deposited thin film were investigated, and the correlation among these properties was examined. The doping ratio of Pd increased as the RF power increased, and the surface roughness of the thin film decreased somewhat as the RF power increased. In addition, the hardness value of the thin film increased, and the adhesive strength was improved. It was confirmed that the value of the contact angle indicating the surface energy increases as the RF power increases. It was concluded that the increase in RF power contributed to the improvement of the physical properties of Pd-doped C thin film.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
• /
• v.53 no.6
• /
• pp.271-279
• /
• 2020

Non-ferrous metals, widely used in the mechanical industry, are difficult to machine, particularly by drilling and tapping. Since non-ferrous metals have a strong tendency to adhere to the cutting tool, the tool life is greatly deteriorated. Diamond-like carbon (DLC) is one of the promising candidates to improve the performance and life of cutting tool due to their low frictional property. In this study, a sacrificial DLC layer is applied on the hard nitride coated drill tool to improve the durability. The DLC coatings are fabricated by controlling the acceleration voltage of the linear ion source in the range of 0.6~1.8 kV. As a result, the optimized hardness(20 GPa) and wear resistance(1.4 x 10-8 ㎣/N·m) were obtained at the 1.4 kV. Then, the optimized DLC coating is applied as an sacrificial layer on the hard nitride coating to evaluate the performance and life of cutting tool. The Vickers hardness of the composite coatings were similar to those of the nitride coatings (AlCrN, AlTiSiN), but the friction coefficients were significantly reduced to 0.13 compared to 0.63 of nitride coatings. The drilling test were performed on S55C plate using a drilling machine at rotation speed of 2,500 rpm and penetration rate of 0.25 m/rev. The result showed that the wear width of the composite coated drills were 200 % lower than those of the AlCrN, AlTiSiN coated drills. In addition, the cutting forces of the composite coated drills were 13 and 15 % lower than that of AlCrN, AlTiSiN coated drills, respectively, as it reduced the aluminum clogging. Finally, the application of the DLC sacrificial layer prevents initial chipping through its low friction property and improves drilling quality with efficient chip removal.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.9 no.1
• /
• pp.86-91
• /
• 1999

We have fabricated high-$\textrm{T}_c$ superconducting $\textrm{YBa}_{2}\textrm{Cu}_{3}\textrm{O}_{7-x}$(YBCO) grain boundary junctions at a step-edge on (001) $\textrm{SrTiO}_3$(STO) substrates. A diamond-like carbon (DLC) film grown by plasma enhanced chemical vapor deposition were used as an ion milling mask to make steps on the STO (100) single crystal and was removed by an oxygen reactive ion etch process. The c-axis oriented YBCO and TO thin films were deposited epitaxially on the STO substrate with a step-edge by pulsed laser deposition. The grain boundary junctions were formed at the top and the bottom of the step. The junctions worked at temperatures above 77 K, and had I\ulcornerR\ulcorner products of 7.5mV at 16K and 0.3 mV at 77K, respectively. The I-V characteristics of these junctions showed the shape of the two noisy resistively shunted junction model.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.308-308
• /
• 2011

최근 초발수성 표면은 자동차 표면을 비롯해 안경 렌즈 등 여러 분야에서 사용되고 점차 그 필요성이 대두되고 있다. 이러한 초발수성 표면 제작은 주로 자연 상태에서 초발수 특성을 보이는 연 잎을 모방하는 방법으로 이루어지고 있다. 연 잎의 표면을 살펴보면 표면에 마이크로-나노 구조의 돌기가 존재하고 그 위에 표면에너지가 낮은 물질이 코팅되어 있는 구조이다. 본 연구에서는 이를 응용하여 금속 표면에 마이크로-나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 지닌 물질을 코팅하는 방법을 이용하여 초발수성 금속 표면을 개발하였다. 이는 건축 외장재, 자동차 및 내연 기관 부품, 모바일 기기 등의 가전제품 외장재 등 발수 특성을 필요로 하는 분야에 적용 가능하고, 이에 대한 수요가 급증하고 있다. 마이크로-나노 구조 형성은 기계적 가공 및 이온 빔 식각 방법을 이용하였다. 그리고 그 위에 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법을 이용하여 표면에너지가 낮은 fluorinated carbon 혹은 diamond-like-carbon (DLC)를 코팅하였다. 본 연구의 결과, 표면 처리 이전 물과의 접촉각이 $60^{\circ}$ 정도를 보이는 steel 기판이 표면 처리 이후에는 $140^{\circ}$ 이상의 접촉각을 보임으로써 초발수 특성의 표면이 형성되었음을 확인할 수 있었다.