This study investigated the interaction of varied plasma power with ultralow-k toluene-tetraethoxysilane (TEOS) hybrid plasma polymer thin films, as well as changing electrical and mechanical properties. The hybrid thin films were deposited on silicon(100) substrates by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. Toluene and tetraethoxysilane were utilized as organic and inorganic precursors. In order to compare the electrical and the mechanical properties, we grew the hybrid thin films under various conditions such as rf power of plasma, bubbling ratio of TEOS to toluene, and post annealing temperature. The hybrid plasma polymer thin films were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), nanoindenter, I-V curves, and capacitance. Also, the hybrid thin films were analyzed by using ellipsometry. The refractive indices varied with the RF power, the bubbling ratio of TEOS to toluene, and the annealing temperature. To analyze their trends of electrical and mechanical properties, the thin films were grown under conditions of various rf powers. The IR spectra showed them to have completely different chemical functionalities from the liquid toluene and TEOS precursors. Also, The SiO peak intensity increased with increasing TEOS bubbling ratio, and the -OH and the CO peak intensities decreased with increasing annealing temperature. The AFM images showed changing of surface roughness that depended on different deposition rf powers. An nanoindenter was used to measure the hardness and Young' modulus and showed that both these values increased as the deposition RF power increased; these values also changed with the bubbling ratio of TEOS to toluene and with the annealing temperature. From the field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) results, the thickness of the thin films was determined before and after the annealing, with the thickness shrinkage (%) being measured by using SEM cross-sectional images.
For the rib materials in PDP(plasma display panel), an effective method to improve the mechanical properties is to form a composite material by reinforcing a glass matrix with rigid fillers, such as alumina and titania powders. In this study, two types of ribs with different volume percent of fillers and with different glass matrix were tested for hardness, Young's modulus with the Berkovich indentation. As a result, cracks appeared around at the load of 1345 mN for the dense type of rib, while porous one endured until 2427 mN without any crack formation. Young's modulus and hardness decreased at the range: 90∼65 GPa, 9∼4 GPa, respectively as a function of indent load. Thus, a new method with nanoindenter represents a possible evaluation method for mechanical properties of barrier ribs.
This work presents a simple and cost-effective approach for maskless fabrication of positive-tone silicon master for the replica molding of hyperfine elastomeric channel. Positive-tone silicon masters were fabricated by a maskless fabrication technique using the combination of nanoscratch by Nanoindenter ⓡ XP and XOH wet etching. Grooves were machined on a silicon surface coated with native oxide by ductile-regime nanoscratch, and they were etched in a 20 wt% KOH solution. After the KOH etching process, positive-tone structures resulted because of the etch-mask effect of the amorphous oxide layer generated by nanoscratch. The size and shape of the positive-tone structures were controlled by varying the etching time (5, 15, 18, 20, 25, 30 min) and the normal loads (1, 5 mN) during nanoscratch. Moreover, the effects of the Berkovich tip alignment (0, 45$^{\circ}$) on the deformation behavior and etching characteristic of silicon material were investigated.
In this work we demonstrate the hot-embossing process under different forming conditions such as forming temperature, load, and holding time in pressing, in order to determine the suitable conditions required for linear patterning on polymer plates (PC). Results showed that the replicated pattern depth increased in proportion to an increase in the forming temperature, load, and time. The reduction of the workpiece thickness increased according to the holding time in the pressing process. In the process of time, the reduction ratio of the workpiece thickness decreased due to the surface area increment of the workpiece, while the pressure on the workpiece declined. In order to reduce the bulging ratio we introduced a temperature difference between the upper and the lower punch.
The most basic form of a direct-drive linear motor is the voice coil motor(VCM). The voice coil motor employs a stationary permanent magnet field assembly in conjunction with a moving coil winding assembly to produce a force proportional to the current applied to the coil. Voice coil motor provide motion capable of extremely fine position sensitivity, limited only by the feedback sensor used to close the control loop. This paper presents dual-servo voice coil motor for improvement of driving range and position resolution. The voice coil motor is a cylindrical shape to improve reliability of a nanoindenter.
Hard coatings of TiN which exhibit a large variation in their electrical resistivities, have been prepared in magnetron sputtering system using bipolar pulsed DC generator. TiN coatings have also been prepared using a DC generator in the same sputtering system under identical deposition conditions. Microstructural, Mechanical, Crystallographic properties of TiN films using continuous and bipolar pulsed DC generators were examined. Field emission scanning microscope and Nanoindenter have been used to characterize the coatings.
Thin films of amorphous carbon (a-C) generally combine high wear resistance with low friction coefficients and a-C films have widespread applications as protective coatings and passivation of electrical circuit and insulating layer. In this work we deposited the amorphous carbon (a-C) films on silicon substrate with a high rate DC magnetron sputtering system. It is obtained parameters on the deposition rate and physical properties of a-C films using a wide range of Ar gas pressure and DC power. The physical properties of the films were analyzed by Nanoindenter and AFM (Atomic Force Microscopy), The electrical properties were investigated by electrical conductivity measurement.
Masking effect of the nanoscratched silicon (100) surface was studied and applied to a maskless nanofabrication technique. First, the surface of the silicon (100) was machined by ductile-regime nanomachining process using the scratch option of the Nanoindenter${ \circledR}$ XP. To clarify the possibility of the nanoscratched silicon surfaces for the application to wet etching mask, the etching characteristic with a KOH solution was evaluated at room temperature. After the etching process, the convex nanostructures were made due to the masking effect of the mechanically affected layer. Moreover, the height and the width of convex structures were controlled with varying normal loads during nanoscratch.
나노압입시험기의 힘교정과 압입자에 대한 3차원 형상 관찰 및 분석이 본 연구에서 진행되었다. 표준분동으로 교정한 마이크로밸런스로 나노압입시험기에서 발생시킨 하중을 측정하여 측정치와 발생치의 비로 압입하중을 교정하였고, 나노압입시험의 시작점인 초기 접촉 하중도 확인할 수 있었다. 삼각뿔 압입자를 원자현미경으로 관찰하여 분석한 결과 비교적 사용이력이 없는 압입자 A와 마모된 압입자 B의 첨단곡률반경은 각각 $19.71{\pm}3.03$ nm와 $1043.94{\pm}50.91$ nm로 결정되었다. 완벽한 삼각뿔 압입자 형상과 중첩하여 압입자 A와 B의 첨단무딘깊이(bluntness depth)를 1.22 nm와 64.56 nm로 결정하였고, 용해실리카 기준시편에 수행한 나노압입시험 결과를 살펴본 결과 두 압입자의 압입하중-변위곡선들이 무딘깊이 차이만큼 수평축으로 서로 어긋나 있음을 확인할 수 있었다. 수평 이동을 통해 보정된 압입곡선의 분석을 통해 개별 압입자 면적함수에 대한 고려없이 1.11 % 이내에서 동일한 용해실리카의 나노경도를 결정할 수 있었다.
Effects of rf power, pressure, sputtering gas composition, and substrate temperature on the deposition rate of the $WC_x$ coatings were investigated. The effects of rf power and sputtering gas composition on the hardness and corrosion resistance of the $WC_x$ coatings deposited by reactive sputtering were also investigated. X-ray diffraction (XRD) and Auger electron spectroscopy (AES) analyses were performed to determine the structures and compositions of the films, respectively. The hardnesses of the films were investigated using a nanoindenter, scanning electron microscopy, ana a salt-spray test, respectively. The deposition rate of the films was proportional to rf power and inversely proportional to the $CH_4$ content of $Ar/CH_4$ sputtering gas. The deposition rate linearly increased with increasing chamber pressure. The hardness of the $WC_x$ coatings Increased as rf power increased. The highest hardness was obtained at a $Ar/CH_4$ concentration of $10 vol.\%$ in the sputtering gas. The hardness of the $WC_x$ film deposited under optimal conditions was found to be much higher than that of the electroplated chromium film, although the corrosion resistance of the former was slightly lower than that of the latter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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