• 한국표면공학회지
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• 제43권6호
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• pp.266-271
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• 2010

Ternary Mo-Cu-N films were deposited on Si wafer substrates with various copper contents by magnetron sputtering method using Mo target and Cu target in $Ar/N_2$ gaseous atmosphere. As increasing $N_2$ pressure, the microstructure of Mo-N films changed from ${\gamma}-Mo_2N$ of (111) having face-centered-cubic (FCC) structure to $\delta$-MoN of (200) having hexagonal structure. Detailed the microstructures of the Mo-Cu-N coatings were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and field emission transmission electron microscope. The results indicated that the incorporation of copper into the growing Mo-N coating led to the $Mo_2N$ and MoN crystallites were more well-distributed and refined and the copper existed in grain boundary. Ternary Mo-Cu-N films had a composite microstructure of the nanosized crystal crystalline ${\gamma}-Mo_2N$ and $\delta$-MoN surrounded by amorphous $Cu_3N$ phase.

• 한국표면공학회지
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• 제49권4호
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• pp.368-375
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• 2016

MoN-Cu thin films were prepared to achieve appropriate properties of high hardness and low friction coefficient, which could be applied to automobile engine parts for reducing energy consumption as well as solving wear problems. Composite thin films of MoN-Cu have been deposited by various processes using multiple targets such as Mo and Cu. However, those deposition with multiple targets revealed demerits such as difficulties in exact control of composition and homogeneous deposition. This study is aiming for suggesting an appropriate process to solve those problems. A single alloying target of Mo-Cu (10 at%) was prepared by powder metallurgy methods of mechanical alloying (MA) and spar plasma sintering (SPS). Thin film of MoN-Cu was then deposited by magnetron sputtering using the single alloying target of Mo-Cu (10 at%). Properties of the resulting MoN-Cu thin film were examined and compared to those of MoN-Cu thin films prepared with double targets of Mo and Cu.

• 한국표면공학회지
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• 제52권4호
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• pp.227-232
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• 2019

Mo-N based coatings have been studied for enhancing mechanical characteristics of thin films. In the case of Mo-X-N coatings, the microstructure and mechanical properties can be affected by the addition of the third element. In this work, Mo-Cu-N coatings were successfully fabricated with varying the Cu content from 4.5 at% to 31 at% by the co-sputtering method. Thus, properties of the coatings were analyzed by EDS, SEM, XRD, AFM, nano indentation and scratch test techniques. From observed results, MoxN bonds were made in a nitrogen atmosphere and Cu elements were present at grain boundaries. In addition, coatings with the Cu content above 14 at% had a Cu3N peak in the XRD results. Thus, it is suggested that the formation of Cu3N phase affected the microstructure and mechanical properties of Mo-Cu-N coatings. Mechanical properties of Mo-Cu-N coatings were found to be relatively better at Cu content of about 12 at%.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.227-227
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• 2010

동력 전달을 위한 구동 부품에 대한 내마모성 개선을 통한 에너지 효율 및 부품의 수명 향상에 대한 사회적 관심이 급증하고 있다. 특히, 최근에는 자동차용 구동부품에 저마찰 내마모 특성이 우수한 Mo-N-Cu 나노복합체 박막에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Mo-N-Cu 나노복합체 박막을 마그네트론 스퍼터링 증착법을 활용하였고, 이때 Mo 및 Cu 타겟을 적용하여 동시에 증착하였다. 진공 챔버의 진공도는 $5{\times}10^{-6}\;Torr$ 이하의 초기 진공도를 확보한 이후, 알곤 및 질소 가스를 주입하여 공정 압력이 5 mTorr 수준이 되도록 하였다. 이때 N2/(Ar+N2) = 0.5를 유지하였다. Mo-N-Cu 박막내에 Cu 함량 변화를 위해 Mo 캐소드는 D.C. 1 kW로 고정하고 Cu 캐소드에 R.F. 파워를 0, 40, 60, 80 W로 변화하였다. 박막의 두께는 증착시간을 변화하면서 $1\;{\mu}m$ 이상이 되도록 하였다. Cu 캐소드에 인가된 파워의 변화에 따라 Mo-N-Cu 박막내 Cu 함유량은 10 at.%까지 변화되는 것을 EDX 분석을 통해 확인하였다. 또한 증착된 Mo-N-Cu 박막의 표면 및 단면에 대한 FE-SEM 분석을 통하여 전형적인 주상구조를 지닌 MoN 박막에서 Cu 함량이 증가할수록 Mo-N-Cu 박막의 결정성을 방해하는 것을 확인하였다. 또한 XRD 분석을 통하여 박막의 결정 구조 분석을 하였고, Nano Indentor를 통하여 30 GPa 수준의 고경도를 지닌 박막이 형성됨을 확인하였다. 박막의 내마모 특성 평가를 위해 ball-on-disk 트라이보미터를 활용하여 마찰계수 평가를 수행하였고, Cu 함유량의 변화에 따라 마찰계수가 MoN 박막의 경우 0.8에서 Cu 함량이 5 at.%에서 0.15로 급격하게 낮아짐을 확인하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제53권6호
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• pp.343-350
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• 2020

The degradation of mechanical properties of nitride coatings to steel substrates is one of the main challenges for industrial applications. In this study, plasma nitriding treatment was used in order to increase the mechanical properties of Mo-Cu-N coating to the H13 tool steel. The nanostructured Mo-Cu-N coating was deposited using pulsed DC magnetron sputtering method with a single alloy Mo-Cu target. Mechanical properties of MoN-Cu coated samples after nitriding were found to be relatively better than non-nitrided MoN-Cu coating.

• 한국진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.143-150
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• 1997

본 연구에서는 1000$\AA$두께의 Molybdenum화합물(Mo, Mo-N,$MoSi_2$, Mo-Si-N)의 Cu에 대한 확산방지막으로서의 특성을 면저항측정장비(four-point-probe), XRD, XPS, SEM, RBS 분석을 통하여 조사하였다. 각 박막층은 dc magnetron sputtering장비를 이용하 여 증착되었고 $300^{\circ}C$-$800^{\circ}C$의 온도구간에서 30분동안 진공열처리하였다. Mo 및 $MoSi_2$ 방지 막은 낮은 온도에서 확산방지막으로서의 특성파괴를 보였다. 결정립계를 통한 Cu의 확산과 Mo-실리사이드내의 Si의 Cu와의 반응이 그 원인인 것으로 사료된다. 질소를 첨가한 시편의 경우 확산방지특성 파괴온도는 Mo-N방지막의 경우 $650^{\circ}C$-30분, Mo-Si-N방지막의 경우 $700^{\circ}C$-30분으로 향상되었다. Cu와 Si의 확산은 방지막의 결정립계를 통하여 더욱 빠르게 확 산된다. 따라서 증착시 결정립계를 질소와 같은 물질로 채워 Cu와 Si의 확산을 저지할 수 있을 것으로 사료된다. 본 실험결과에서의 질소첨가는 이와 같은 stuffing 효과외에도 Mo- 실리사이드 박막의 결정화 온도를 다소 높인 것으로 나타났고, 그 결과 결정립계의 밀도를 감소시켜 확산방지막으로서의 특성을 향상시킨 것으로 사료된다. 또한 질소첨가는 실리사이 드내의 금속과 실리콘과의 비를 변화시켜 확산방지막의 특성에 영향을 미친 것으로 보인다. 본 실험에서 조사된 확산방지막 중에서는 Mo-Si-N박막이 Cu와 Si간의 확산을 가장 효과적 으로 저지시킨 것으로 나타났으며 $650^{\circ}C$-30분까지 안정한 특성을 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.73-74
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• 2015

본 연구에서는 상호간의 고용도가 없는 Mo, Cu 재료의 합금화가 용이하도록 기계적 합금화법(Mechanical Alloying)을 이용하여 Mo-Cu 합금분말을 제조하였고, 준안정상태의 구조의 유지가 가능한 방전 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering)을 이용하여 합금타겟을 제작하였다. Mo-Cu 박막을 제작하기 위해서 합금타겟을 이용하였고 스퍼터링 공정을 진행하여 박막을 제작하였다. 그 결과 Mo-10wt%Cu 단일타겟을 이용하여 제작한 박막의 경우 Ar : N 분위기에서 27.7GPa 로 가장 높은 경도값을 가지는 것을 확인하였다. 또한 Mo-5wt%Cu 단일타겟을 이용하여 Ar : N 분위기에서 제작한 박막은 건식조건에서의 마찰계수값이 0.69 로 가장 낮은 것을 확인할 수 있었으며 윤활조건(GF4)에서는 Mo-10wt%Cu 단일타겟을 이용하여 Ar : N 분위기에서 제작한 박막이 0.56 으로 가장 낮았다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.95.1-95.1
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• 2017

In this study, it has been tried to make the single Mo-Cu alloying targets with the Cu showing the best surface hardness that was determined by investigation on the coatings with the double target process. The single alloying targets were prepared by powder metallurgy methods such as mechanical alloying and spark plasma sintering. The nanocomposite coatings were prepared by reactive magnetron sputtering process with the single alloying targets in $Ar+N_2$ atmosphere. The microstructure changes of the Mo-Cu-N coatings with diverse Cu contents were investigated by using XRD, SEM and EDS. The mechanical properties of the coatings were evaluated by using nano-indentor, scratch test, and ball on disc methods. Especially, the coated samples were tested by using various lubricating oil to compare the property of anti wear-resistance. In this study, the nano-composite MoN-Cu coatings prepared using an alloying target was eventually compared with the coatings from the multiple targets.

• 한국재료학회지
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• 제9권10호
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• pp.970-977
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• 1999

활성금속브레이징법으로 계면접합된 AlN/Cu 접합체의 잔류응력 완화에 미치는 Mo 중간재의 영향을 조사하였다. 유한요소법에 의한 응력 해석과 접합체 강도 측정, 파단면의 관찰을 행하였으며, 이들 결과를 비교, 분석하였다. 응력 해석 결과로부터, Mo 중간재를 사용할 경우 최대 잔류 주응력이 형성되는 위치가 AlN/삽입금속 계면으로부터 삽임금속/Mo 계면을 통하여 Mo 내부로 이동됨을 확인하였다.접합체의 자유표면에 형성되는 인장성분의 응력집중 위치는 Mo 중간재 두께가 증가됨에 따라 Cu/Mo 계면과 Mo/AlN 계면의 두 곳으로 분리되었으며, AlN측 잔류응력의 크기는 크게 감소하였다. 중간재를 사용하지 않은 경우 최대 접합강도가 52 MPa로 낮은 강도를 보였으나, 두께 400$\mu\textrm{m}$ 이상의 Mo 중간재를 사용한 접합체의 경우, 200 MPa 이상, 최대 275 MPa의 접합강도를 얻을 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제29권6호
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• pp.683-690
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• 1996

In this study, the diffusion barrier properties of $1000 \AA$ thick molybdenum compounds (Mo, Mo-N, $MoSi_2$, Mo-Si-N) were investigated using sheet resistance measurements, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Scanning electron microscopy (SEM), and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). Each barrier material was deposited by the dc magnetron sputtering, and annealed at 300-$800^{\circ}C$ for 30min in vacuum. Mo and $MoSi_2$ barrier were failed at low temperature due to Cu diffusion through grain bound-aries and defects of Mo thin film and the reaction of Cu with Si within $MoSi_2$ respectively. A failure temperature could be raised to $650^{\circ}C$-30min in the Mo barrier system and to $700^{\circ}C$-30min in the Mo-silicide system by replacing Mo and $MoSi_2$ with Mo-N and Mo-Si-N, respectively. The crystallization temperature in the Mo-silicide film was raised by the addition of $N_2$. It is considered that not only the N, stuffing effect but also the variation of crystallization temperature affects the reaction of Cu with Si within Mo-silicide. It was found that Mo-Si-N is more effective barrier than Mo, $MoSi_2$, or Mo-N to copper penetration preventing Cu reaction with the substrate for 30min at a temperature higher than $650^{\circ}C$.