• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.127-127
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• 2012

나노결정질 다이아몬드(Nanocrystalline Diamond: NCD) 박막은 고경도와 낮은 마찰계수를 가지고 있어 고속도강과 같은 절삭공구 위에 코팅하여 공구의 성능 향상을 도모하고자 하는 노력이 있어 왔다. 그러나 NCD 박막의 잔류응력이 크고, 철계금속에는 NCD가 증착되지 않는다는 문제점이 있다. 잔류응력 완화와 다이아몬드 핵생성을 위하여 제3의 중간층 재료가 필요하다. 본 연구에서는 Ti과 W을 중간층으로 하여 고속도강(SKH51)에 NCD 박막을 코팅하고 기계적 특성을 비교하였다. 고속도강 위에 DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 2 ${\mu}m$ 두께의 Ti 또는 W 중간층을 증착하고, 그 위에 Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition (MPCVD) 방법으로 NCD 박막을 2 ${\mu}m$ 두께로 코팅 한 것과 Ti, W순으로 각각 1 ${\mu}m$ 두께로 증착 후 그 위에 NCD 박막을 2 ${\mu}m$ 두께로 코팅 한 시편을 비교하였다. 세 가지 종류의 시편에 대하여 FESEM을 이용하여 표면과 단면의 형상을 관찰하였고, XRD와 Raman spectroscopy를 통해 NCD 박막의 결정성을 확인하였다. 그리고 Tribometer를 이용해 코팅된 박막의 내마모성을 비교하였으며 Rockwell C Indentation test를 이용하여 접합력을 비교하였다. 연구 결과 Ti/W 복합중간층 위에 코팅된 NCD의 접합력이 가장 우수하였으며 그 다음 W, Ti 순으로 나타났다. NCD와 고속도강의 큰 열팽창계수 차이가 복합중간층으로 인해 줄어들고 잔류응력이 완화되어 접합력이 향상되는 것으로 여겨진다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.180-180
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• 2016

보론이 도핑된 $3{\times}3cm$ 크기의 p 형 다결정 실리콘 기판의 표면을 경면연마한 후, 다이아몬드 입자의 seeding을 위해 슬러리 중 다이아몬드 분말의 입도를 5 nm로 고정하고 초음파 전처리 공정을 진행한 후, 다이아몬드 박막을 증착하였다. 다이아몬드 증착은 Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition 장비를 이용하였으며, 공정 조건은 초기 진공 $10{\times}10^{-3}Torr$, 공정 가스 비율 $Ar:CH_4=200:2$, 가스 유량 202 sccm, 공정압력 90 Torr, 마이크로웨이브 파워 600 W, 기판 온도 $600^{\circ}C$이었다. 기판에 DC bias 전압을 인가하는 것을 공정 변수로 하여 0, -50, -100, -150, -200 V로 변화시켜가며, 0.5, 1, 2, 4 h 동안 증착을 진행하였다. 주사전자현미경과 XRD, AFM, 접촉각 측정 장비를 이용하여 증착된 다이아몬드 입자와 막의 특성을 분석하였다. 각 bias 조건에서 초기에는 다이아몬드 입자가 형성되어 성장되었다가 시간이 증가될수록 연속적인 다이아몬드 막이 형성되었다. Table 1은 각 bias 조건에서 증착 시간을 4 h까지 변화시키면서 얻은 다이아몬드 입자 또는 박막의 높이(두께)를 나타낸 것이다. 2 h까지의 공정 초기에는 bias 조건의 영향을 파악하기 어려운데, 이는 bias에 의한 과도한 이온포격으로 입자가 박막으로의 성장에 저해를 받는 것으로 사료된다. 증착시간이 4 h가 경과하면서 -150 V 조건에서 가장 두꺼운 막이 성장되었다. 이는 기판 표면을 덮은 다이아몬드 박막 위에서 이차 핵생성이 bias에 의해 촉진되기 때문으로 해석된다. -200 V의 조건에서는 오히려 막의 성장이 더 느렸는데, 이는 Fig. 1에 보이듯이 과도한 이온포격으로 Si/diamond 계면에서 기공이 형성된 것과 연관이 있는 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2012.10a
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• pp.1000-1002
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• 2012

The material with superior biocompatibility and physical-chemical stability is required to fabricate high sensitive biosensors. Many kinds of biomaterials have been evaluated to apply for bioindustry. Recently, carbon based diamond and graphene thin films have been focal pointed as bio applications and their possibility is partially evaluated. Diamond thin film has many advantages for electrochemical and biological applications, such as wide potential window (3.0~3.5V), low background current and chemical-physical stability. And graphene film has many advantages as biomaterial, chemical-physical stability and conductivity. In this work, we have cultured human nerve cell (SH-SY5Y) on the nanocrystalline diamond, mirocrystalline diamond, graphene film and cell culture dish. We use MTT assay to evaluate the characteristics of cell culture on the substrates. As a result, nerve cell is well cultured on the carbon based diamond and graphene films as similar as cell culture dish. We expect that carbon materials have been applied for bioindustry such as biosensors.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.32 no.2
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• pp.609-612
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• 2011

Amphiphilic (porphyrin)Sn$(OH)_2$ molecular building block can directly translate into well-defined solid-state microcrystalline structures. The crystalline diamond plates are obtained from ethanol and crystalline square plates are grown from methanol solution. With a simple synthetic manipulation during the microcrystal growth, the morphologies can be controlled by adopting different molecular packing. Consequently, morphologies of microcrystals have been diversified. Furthermore, the macroscopic crystals were obtained in the presence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB).

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.160-161
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• 2009

마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착(MPCVD) 시스템을 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 나노결정질 다이아몬드 박막을 증착하였다. 공정압력, 마이크로웨이브 전력, Ar/$CH_4$ 조성비를 일정하게 놓고 기판온도를 $400^{\circ}C$ 및 $600^{\circ}C$, 증착시간을 0.5, 1, 4시간으로 변화시켜 박막의 성장 과정을 관찰하였다. 성장 초기에 약 30 nm 크기의 나노 결정립으로 이루어진 구형 입자가 형성되어 시간의 경과에 따라 입자들이 성장하고 4시간 이후에는 입자들이 서로 붙어 완전한 박막을 형성함을 관찰하였다. 같은 증착시간에서 기판온도가 $400^{\circ}C$에서 $600^{\circ}C$로 증가함에 따라 다이아몬드 입자의 크기가 증가하였다. 시간의 경과에 따라 기판 위에서 입자들이 차지하는 면적의 비율은 증가하였다.

• Vacuum Magazine
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• v.2 no.4
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• pp.16-26
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• 2015

Carbon nanomaterials including nanocrystalline diamond and graphene films are expected to play a core role in $21^{st}$ century industries due to their amazing physicochemical properties. To achieve their practical utilization and industrialization, the development of their mass production technologies is strongly required. Recently, a surface wave excited plasma (SWP) which is produced using microwaves has been attracting special attentions as a candidate for the mass production technology of carbon nanomaterials. SWP can allow a low-temperature large-area plasma chemical vapor deposition (CVD) system. Here, this article introduces the promising SWP-CVD technology. Plasma characteristics in a SWP will be introduced in detail to help understanding how to use and control a SWP as a plasma source for CVD applications.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.124-124
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• 2013

마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착(MPCVD) 시스템을 이용하여 서로 다른 기판(Si,SiC,W,Ti) 위에 나노결정질 다이몬드 박막을 증착하였다. 공정압력, 마이크로웨이브 전력, $Ar/CH_4$,기판온도를 일정하게 놓고, 증착시간을 0.5,1,2h으로 변화시켜 박막의 성장과정을 관찰하였다. 기판 종류에 따라 성장 초기에 형성되는 입자의 시간이 달랐으며, 2h 이후에는 입자들이 서로 붙어 완전한 박막을 형성함을 관찰하였다. 같은 증착시간에서 서로 다른 기판을 비교하였을 때, W > (Si, SiC) > Ti 기판의 순이었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.23 no.6
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• pp.291-295
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• 2013

Surface chemical modification via air and hydrogen heat treatment was found to relieve the aggregation of nanodiamond (ND) seed particles and lead to a significantly enhanced nucleation density for ultrananocrystalline diamond (UNCD) film growth. After heat treatment in air and hydrogen, modification of surface functionalities and increase in the zeta potential were observed. Mean size of the ND aggregates was also dramatically reduced from ${\sim}2{\mu}m$ to ~55 nm. Si surface seeded with ND particles heat-treated at $600^{\circ}C$ in hydrogen produced a much higher nucleation density of ${\sim}2.7{\times}10^{11}cm^{-2}$ compared to untreated ND seeds.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.36 no.4
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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.