• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.155-155
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• 2016

DLC (Diamond like Carbon)는 Diamond와 유사한 물리화학적 특성을 보유한 막으로 고경도 및 우수한 내마모성, 화학적 안정성의 특성을 가지고 있다. DLC는 크게 카본의 막 형성 공정에서 카본 소스에 따라 수소가 포함된 DLC와 무수소 DLC 로 구분된다. Tetrahedral amorphous carbon (ta-C) 박막은 DLC 박막 중에서 가장 다이아몬드와 유사한 특성을 가지는 박막으로, a:C-H에 비해 고온안정성, 높은 경도 (30~80 GPa) 및 내마모 특성이 우수하여, 현재 다양한 응용분야에 적용되고 있으며, 최근에는 고내구성을 보유하면서 전기적 특성을 가지는 기능성 DLC막의 요구가 증대하고 있다. 본 연구에서는 무수소 DLC 형성을 위해 자장필터가 장착된 Filtered Vacuum Arc Source (FVAS)를 자체적으로 개발하여 연구를 수행하였다. FVAS 장비는 카본 이온 발생부와 Plasma Duct 부위, 전자석부위 구성되어 있으며, 본 연구에서는 Plasma Duct 부위의 Bias 제어를 통한 음극에서 기판으로 이동하는 카본이온의 에너지 및 flux 변화를 통해 ta-C 막의 전기적, 기계적 물성 연구를 진행하였다. Plasma Duct Bias 변화는 각 0 ~ 20 V 조건으로 진행하였으며, 물성 평가는 경도 (Hardness), 마찰계수, 전기적 특성에 대한 분석을 진행하였다. 박막의 증착 거동에서는 Plasma Duct bias 변화에 따라 10 V에서 가장 높은 증착 거동을 가지다 감소하는 경향을 확인 하였으며, 박막의 물성 특성 평가 시에도 이와 유사하게 특성의 차이를 관찰하였다. 이는 음극부위에서 형성된 카본이온이 기판에 도달 시에 Plasma Duct Bias 변화에 따라 이온의 Flux 및 에너지 변화로 인한 박막의 밀도 및 ta-C 막의 물성 변화로 예상되며, 이를 분석하기 위해 라만 분석법을 통해 증명하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제36권4호
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• pp.296-300
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• 2003

Extended cylindrical magnetron sputtering system with rotating 600-mm long and 90-mm diameter graphite cathode and pulsed power supply voltage generator were developed and fabricated. Time-dependent Langmuir probe characteristics as well as carbon films thickness were measured. It was shown that ratio of ions flux to carbon atoms flux for pulsed magnetron discharge mode was equal to $\Phi_{i}$ $\Phi$sub C/ = 0.2. It did not depend on the discharge current in the range of $I_{d}$ / = 10∼60 A since both the plasma density and the film deposition rate were found approximately proportional to the discharge current. In spite of this fact carbon film structure was found to be strongly dependent on the discharge current. Grain size increased from 100 nm at $I_{d}$ = 10∼20 A to 500 nm at $I_{d}$ = 40∼60 A. To deposit fine-grained hard nanocrystalline or amorphous carbon coating current regime with $I_{d}$ = 20 A was chosen. Pulsed negative bias voltage ($\tau$= 40 ${\mu}\textrm{s}$, $U_{b}$ = 0∼10 ㎸) synchronized with magnetron discharge pulses was applied to a substrate and voltage of $U_{b}$ = 3.4 ㎸ was shown to be optimum for a hard carbon film deposition. Lower voltages were not sufficient for amorphization of a growing graphite film, while higher voltages led to excessive ion bombardment and effects of recrystalization and graphitization.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권1호
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• pp.33-40
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• 2014

전기방사법(Electrospinning technique)을 이용하여 PVdF-HFP(Poly vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) 멤브레인을 제조하고, 그 멤브레인 표면위에 DLC(Diamond-like carbon) 코팅공정을 적용하여 멤브레인의 표면변화 및 접촉각 변화를 조사하였다. Ar 플라즈마 처리시간 및 처리조건에 따라 PVdF-HFP 멤브레인 파이버 표면이 주름(wrinkles)형태로 변화 하였다. 이러한 Ar 플라즈마 처리가 된 PVdF-HFP 멤브레인은 초친수성(super-hydrophilic) 특성으로 변했지만, 초친수성 PVdF-HFP 멤브레인에 DLC 코팅공정을 적용하면 반대로 초소수성(super-hydrophobic) 특성으로 변화되었다. 이러한 특성을 가진 표면을 접촉각 측정과 XPS, FE-SEM 측정으로 분석하였다. 따라서 화학적 조성과 표면 형상에 의해 접촉각 특성을 가지는 것으로 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권3호
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• pp.106-111
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• 2021

There are several studies on reducing the friction that occurs on the relative sliding contact surface of moving parts under extreme environments. In particular, a solid lubricated bearing is studied to solve the tribological problem with friction reduction and durability parts using solid lubricants (lead or silver) in a vacuum atmosphere. Galinstan is mainly used as a liquid metal lubricant, but it is inevitable to have limited tribological applications owing to its high coefficient of friction. Many researchers work on surface texturing for surface modification and precision processing methods. To increase durability and low friction, DLC coating with hydrophobicity is applied on the contact surface texture. Therefore, using an untextured specimen, a dimple specimen, and a DLC-coated dimple specimen under liquid metal lubrication, this paper presents the following experimental sliding friction characteristics in the sliding friction test. 1) The average coefficient of friction of the DLC-coated dimple specimen and dimple specimen are lower compared to that of a non-patterned specimen. 2) In the DLC-coated dimple specimens, the average coefficient of friction changes according to the change in the dimple density. 3) DLC-coated dimple specimens with a density of 12.5 have the lowest average coefficient of friction under 41.6 N of normal load and 143.3 RPM.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권4호
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• pp.123-130
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• 2013

Zirconia is well known in industrial applications for its mechanical characteristics. DLC (diamond-like carbon) have high elastic modulus, high electric resistivity, high dielectric constant, high wear resistance, low friction coefficient, bio compatibility, chemically inert and thermally stable. Because of all these physical and chemical properties these types of coatings have become key procedure for thin coating. Friction coefficient of DLC films is already evaluated and the current work is a further advancement by calculating the fracture toughness and wear resistance of these coatings. In the present study DLC thin film coatings are developed on $ZrO_2$ alloy surface using Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method. Vicker hardness test is employed and it was concluded that, DLC coatings increase the Vickers hardness of ceramics.

• 한국재료학회지
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• 제25권11호
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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.

• 열처리공학회지
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• 제33권1호
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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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• 정보저장시스템학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.103.1-103.1
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• 2016

플라즈마 코팅은 진공 및 진공에서 발생된 플라즈마 대기압 플라즈마를 이용하여 기판에 코팅하는 기술을 의미하는 것으로 최근 다양한 코팅 소스 및 물질계가 개발되면서 그 응용을 넓혀가고 있다. 플라즈마 코팅은 물리증착 및 화학증착에서 주로 이용하고 있는데 플라즈마를 이용하는 대표적인 기술로 스퍼터링과 음극아크증착, 플라즈마 화학증착 등이 있다. 스퍼터링은 기존의 마그네트론 스퍼터링에 비해 이온화율이 대폭 향상된 HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering) 기술이 개발되면서 경질피막 제조의 신기술로 자리 잡고 있고 음극아크증착의 경우는 다양한 Filtered 아크소스가 개발되면서 후막 고경도 DLC(Diamond-like Carbon) 등 기존의 방법으로 달성할 수 없었던 코팅층의 제조가 가능하게 되었다. 최근 수명 및 물성이 크게 향상된 소재들이 다양하게 개발되었는데 이들 소재는 가공이 잘 되지 않는 난삭재가 대부분이어서 기존의 가공 Tool이 한계를 드러내고 있다. 이에 따라 난삭재 가공용 새로운 Tool에 대한 수요가 크게 증가하고 있는데 이에 대응하는 유력한 방법 중의 하나가 플라즈마를 이용한 경질코팅이다. 이렇듯 플라즈마 코팅은 난삭재가공용 Tool을 비롯하여 기계나 자동차 부품의 고경도, 저마찰 코팅, 기능성 코팅 등 다양한 분야에 응용을 확대하고 있다. 본 논문에서는 플라즈마 코팅의 최신 기술개발 동향과 그 응용에 대해 고찰하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.28-28
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• 2015

현재 인쇄전자 소자 생산을 위해 사용되고 있는 대부분의 그라비아 롤러는 미세 패턴의 보호와 인쇄 중 마찰에 대한 내구성을 향상시키기 위해 경질 크롬 도금 막이 사용되고 있다. 그러나 경질 크롬 도금 막의 경우 구현할 수 있는 경도(~1000 HV)와 이형성, 내마찰(마찰계수: ~ 0.6) 특성 등에 한계가 있다. 이러한 경질 크롬 도금이 적용된 그라비아 롤은 그 수명과 내구성, 구현할 수 있는 인쇄 품질 및 신뢰성 그리고 인쇄처리 속도 등에 있어 여러 문제가 있다. DLC(Diamond Like amorphous Carbon)는 낮은 마찰계수 값인 0.2 이하와 뛰어난 내마모성, 상대재료에 대한 이형성 등을 겸비한 표면강화 기술로 경질 크롬 도금막 대비 우수한 표면 경도(>1,800 HV) 특성을 갖으며, 합성된 DLC 코팅 막의 경우 정밀 인쇄 제판이 요구하는 표면거칠기를 구현할 가능성이 높다는 장점이 있다. 특히 실리콘이 첨가 된 Si-DLC의 경우 표면의 마찰계수를 0.1 이하까지 낮출 수 있는데 닥터블레이드 및 잉크, 인쇄 기재와의 마찰 훼손을 최소화시켜 그라비아 인쇄 롤의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 PECVD 공정을 이용하여 합성한 Si-DLC는 표면거칠기를 10nm 이하의 경면으로 구현할 수 있으며, 높은 접촉각에 의한 우수한 이형성을 통해 미세 패턴 내부에 전자잉크/페이스트가 잔류되는 현상을 억제할 수 있다. 이는 기존 경질 크롬 도금이 적용된 그라비아 롤에서 발생하는 패턴 내 잉크 잔류-고형화와 그에 의한 사용수명 단축현상을 현저히 개선시킬 수 있다.