• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.369.2-369.2
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• 2014

Diamond-like Carbon(DLC) films doping Si were deposited by linear ion source(LIS)-physical vapor deposition method on Si wafer. We have studied the effects of Si content on friction and wear properties of DLC films and the characteristics of the films were investigated using Nano-indentation, Micro raman spectroscopy, Field Emission-Scanning Electron Microscope (FM-SEM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The films has been various low-friction and low-stress by varying the flow rates of silane gas. Under the about 2% of Si doping is very suitable for improving the adhesion of films and reducing internal stress while maintaining the surfaces hardness of DLC films. Linear ion source (LIS)를 사용하여 Si wafer위에 Si 이온이 첨가된 DLC 박막을 증착하였다. 참가된Si 이온의 양에 따라 DLC 박막에 미치는 영향을 분석하기 위하여 마찰 계수 및 경도를 비교하였고, Micro raman spectroscopy, Field Emission-Scanning Electron Microscope (FM-SEM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 통하여 표면 상태를 분석하였다. 천체 주입된 가스량의 약 2%까지 Si 이온 주입이 늘어날수록 DLC 박막의 마찰계수는 낮아졌고, 경도는 Si 이온이 주입되지 않았을 경우와 비슷한 값(약 20~23 GPa)을 가졌다. 2% 이상의 주입량에서는 마찰계수는 주입량이 늘어날수록 높아졌으며 경도는 떨어지는 경향을 보였다. 이는 Si이온이 2%이하로 첨가되었을 경우, DLC 박막의 생성시 탄소 이온들의 결합 Stress를 줄여 마찰계수가 줄어든다고 볼 수 있으며, 그 양이 2%이상이 되면 오히려 불순물로 작용하여 DLC 박막의 Stress는 급격히 증가하고 마찰계수도 높아짐을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.107.1-107.1
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• 2014

We have developed and commercialize a time-of-flight - medium energy ion scattering spectrometry (TOF-MEIS) system (model MEIS-K120). MEIS-K120 adapted a large solid acceptance angle detector that results in high collection efficiency, minimized ion beam damage while maintaining a similar energy resolution. In addition, TOF analyzer regards neutrals same to ions which removes the ion neutralization problems in absolute quantitative analysis. A TOF-MEIS system achieves $7{\times}10^{-3}$ energy resolution by utilizing a pulsed ion beam with a pulse width 350 ps and a TOF delay-line-detector with a time resolution of about 85 ps. TOF-MEIS spectra were obtained using 100 keV $He^+$ ions with an ion beam diameter of $10{\mu}m$ with ion dose $1{\times}10^{16}$ in ordinary experimental condition. Among TOF-MEIS applications, we report the quantitative compositional profiling of 3~5 nm CdSe/ZnS QDs, As depth profile and substitutional As ratio of As implanted/annealed Si, Ionic Critical Dimension (CD) for FinFET, Direct Recoil (DR) analysis of hydrogen in diamond like carbon (DLC) and InxGayZnzOn on glass substrate.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.116.1-116.1
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• 2017

본 연구는 PVD와 CVD를 동시에 사용한 하이브리드 공정시스템을 이용하여 Ti를 도핑한 Diamond-like carbon(DLC) 코팅 전극의 특성 분석에 대한 내용을 다루고 있다. DLC는 높은 경도, 낮은 마찰 계수, 화학적 안정성 등의 좋은 기계적 물성을 가지고 있어 주로 내마모성이 요구되는 분야에 주로 적용되어 왔다. 또한 DLC는 넓은 전위창 및 낮은 백그라운드 전류 등의 전기화학적 특성을 가지고 있어 최근 전극용으로 전도유망한 소재로 주목받고 있지만, 높은 비저항과 낮은 접착력은 여전히 극복해야할 문제로 남아있다. 본 연구에서는 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 법과 High power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) 기법을 동시에 사용하여 Ti/TiC 하지층과 그 위에 Ti-DLC 막을 증착하였고, Ti 함량에 따른 DLC 박막의 특성변화를 살펴보았다. PVD/CVD 하이브리드 증착법에 의한 하지층은 DLC막과 기판사이의 밀착력을 향상시켰고, 기존 PECVD법과 비교하였을 때 하이브리드 증착법은 DLC 박막의 증착률을 크게 증가시켰다. DLC 박막에 소량의 Ti가 들어가면 C-C $sp^2$ 구조가 증가하여 전기적, 전기화학적 특성이 향상되었고, Ti의 함량이 일정 이상 증가하면 TiC의 영향을 받아 전기적, 전기화학적 특성이 나빠지는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 DLC를 전극으로 활용하기 위해 전기적 및 전기화학적 특성을 향상시키는 연구에 집중하였지만, 산업에 활용하기 위해서 기계적 물성향상과 수명에 관한 추가적인 연구가 이루어 진다면 DLC 전극 분야 발전에 많은 기여를 할 수 있을 것이라 생각한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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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.

• KSTLE International Journal
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• v.9 no.1_2
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• pp.22-25
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• 2008

This paper investigated the wetting and adhesion property of undulated DLC film with surface morphology controlled for a reduced real area of contact. The undulated DLC Films were prepared by 13.56 MHZ radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (r.f. PECVD) by using nanoscale Cu dots surface on a Si (100) substrate. FE-SEM, AFM analysis showed that the after repeated deposition and plasma induced damage with Ar ions, the surface was nanoscale undulated. This phenomenon changed the surface morphology of DLC surface. Raman spectra of film with changed morphology revealed that the plasma induced damage with Ar ions significantly suppressed the graphitization of DLC structure. Also, it was observed that while the untreated flat DLC surfaces had wetting angle starting ranged from $72^{\circ}$ and adhesion force of 333ni. Had wetting angle the undulated DLC surfaces, which resemble the surface morphology of a cylindrical shape, increased up to $104^{\circ}$ and adhesion force decreased down to 11 nN. The measurements agree with Hertz and JKR models. The surface undulation was affected mainly by several factors: the surface morphology affinity to cylindrical shape, reduction of the real area of contact and air pockets trapped in cylindrical asperities of the surface.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.1
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• pp.8-14
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• 1997

DLC막은 여러가지 기술적인 응용에 매우 기대된느 재료이다. 탄화수소 가스의 플라즈마 분해에 의해 증착되는 DLC 막은 높은 경도, 화학적 안정성, 높은 전기 저항성, 적외선 영역의 투과성 등의 여러가지 우수한 성질을 지니고 있다. 그러나 이들막은 높은 내부응력으로 인하여 실제 응용에 상당한 제약을 받고 있다. 본 연구에서는 rf PECVD 법에 의해 합성된 다이아몬드상 탄소막을 보조가스 첨가에 따른 영향에 대하여 조사하였다. 수소가스를 첨가하여 합성된 DLC막의 잔류응력 거동은 낮은 이온 에너지 (V$_{b}$ $P^{1}$2/-20Volt/m Torr)에서 최대 잔류응력이 발생되지만, 질소 가스를 첨가시키면 높은 이온(V$_{b}$ P$_{1}$2/->70Volt/m Torr)에너지 영역에서 잔류응력의 감소가 나타났다. 수소 량이 증가하면 ion bombardment와 식각 작용을 하고, 질소의 경우 막의 표면 스퍼터링 현상이 발생되었다. 보조가스 첨가에 따라 S$P^{3}$net work구조의 생성과 소멸의 결합 구조를 형성하여, 보조가스 첨가는 DLC막의 잔류응력 거동에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이온 에너지에 따른막의 비저항은 막 합성 공정 조건에 관계없이 $10^{6}$-$10^{7}$ Ωm 의 범위에서 분포하고 있는 것으로 조사되었다. 이는 메탄가스(rf PECVD)로 합성된 DLC막의 비저항과 거의 일치하는 것으로 나타났다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.25 no.11
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• pp.622-629
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• 2015

Cu circuits were successfully fabricated on flexible PET(polyethylene terephthalate) substrates using wettability difference and electroless plating without an etching process. The wettability of Cu plating solution on PET was controlled by oxygen plasma treatment and $SiO_x$-DLC(silicon oxide containing diamond like carbon) coating by HMDSO(hexamethyldisiloxane) plasma. With an increase of the height of the nanostructures on the PET surface with the oxygen plasma treatment time, the wettability difference between the hydrophilicity and hydrophobicity increased, which allowed the etchless formation of a Cu pattern with high peel strength by selective Cu plating. When the height of the nanostructure was more than 1400 nm (60 min oxygen plasma treatment), the reduction of the critical impalement pressure with the decreasing density of the nanostructure caused the precipitation of copper in the hydrophobic region.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.33 no.1
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• pp.25-32
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• 2020

In this study, the tribology of laser patterned DLC thin film was studied. DLC thin films were coated by RF-PECVD to improve the durability of tungsten carbide (WC) materials. DLC thin films have high hardness and low friction characteristics. Dot and line patterning was processed on the surface of DLC thin film with femtosecond laser, and the coefficient of friction was improved. As a result of ball on disk abrasion test, the hardness and friction coefficient of DLC thin films were much better than that of WC material. The friction coefficient of DLC thin film with dot patterning and line patterning showed better results. The excellent performance of the laser patterned DLC coating is appeared to reduce the coefficient of friction due to the reduction of surface contact area.

• 정보저장시스템학회:학술대회논문집
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• 2005.10a
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• pp.185-189
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• 2005

We reported here nano-scale electrical phase-change recording in amorphous $Ge_2Sb_2Te_5$ media using an atomic force microscope (AFM) having conducting probes. In recording process, a pulse voltage is applied to the conductive probe that touches the media surface to change locally the electrical resistivity of a film. However, in contact operation, tip/media wear and contamination could major obstacles, which degraded SNR, reproducibility, and lifetime. In order to overcome tip/media wear and contamination in contact mode operation, we adopted the W incorporated diamond-like carbon (W-DLC) films as a protective layer. Optimized mutilayer media were prepared by a hybrid deposition system of PECVD and RF magnetron sputtering. When suitable electrical pulses were applied to media through the conducting probe, it was observed that data bits as small as 25 nm in diameter have been written and read with good reproducibility, which corresponds to a data density of $1 Tbit/inch^2$. We concluded that stable electrical phase-change recording was possible mainly due to W-DLC layer, which played a role not only capping layer but also resistive layer.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.12
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• pp.1047-1051
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• 1997

CH$_{4}$와 H$_{2}$의 혼합가스에 미량의 질소와 산소를 첨가하여 rf-플라즈마 CVD법으로 DLC막을 합성하였다. 이 때 챔버내 압력은 430mtorr, 기판에 인가된 전력은 80W였으며, H$_{2}$와 CH$_{4}$의 비율은 1:1이었다. 이 시편들에 대해 가시광선 영역과 자외선 영역에서의 투과도를 비교하였으며, 결합구조의 변화를 알아보기 위하여 FTIR 분석을 실시하였다. 질소의 경우 첨가량이 6.3%에서 17.4%으로 증가됨에 따라 전체적인 투과도값이 증가하였으며, FRIR 분석결과 wavenumber 3500 $cm^{-1}$ /의 위치에 N-H stretching band가 나타나고 2300$cm^{-1}$ /에는 nitrile의 피크가 나타났다. 이 피크들의 존재는 질소의 첨가에 의하여 interlink를 감소시킴으로써 막의 잔류응력을 현저히 감소시킬 수 있음을 의미한다. 2% $O_{2}$를 첨가한 경우 막의 투과도는 질소를 첨가한 경우보다 월등히 더 향상되었다. 질소첨가량을 증가시킴에 따라 optical band gap또한 증가되는 경향을 보였으며, 2% $O_{2}$를 첨가하였을 때 막의 optical band gap은 0.5까지 감소하였다.