• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.349-349
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• 2011

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 인공관절의 수명을 결정하게 되는데, 헤드 부분에 메탈소재와 라이너 부분에 고분자 소재를 사용하는 MOP(metal on polymer) 구조의 인공관절은 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재 시술의 주요 원인이 되고 있다. 현재 인공관절의 수명을 늘리기 위해 DLC, ZrO, TiN 등의 높은 경도 값을 갖는 박막을 금속헤드 위에 증착하여 상대재인 인공관절용 고분자 소재의 마모량을 줄이고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PIII&D(Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재에 질소 이온을 주입 한 후 NbN 박막을 증착하여 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)의 마모량을 줄이고자 하였다. NbN 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD, XPS, AFM 등의 분석을 수행하였으며, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 측정하기 위해 Pin-on-disk tribometer를 이용하여 마모 실험을 진행하였다. 마모 실험 결과, NbN 박막을 단순 증착한 경우, 현재 인공관절용 헤드(Head) 소재로 가장 널리 사용되고 있는 Co-Cr-Mo 합금에 비하여, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 약 20% 감소시키는 것을 알 수 있었다. 또한, Co-Cr-Mo 합금 소재에 질소 이온주입을 하여 표면을 개질한 후, NbN 박막을 증착한 경우, 마모량이 최대 50%까지 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.295-295
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• 2012

본 연구에서는 아크방전을 이용한 질화 티타늄의 합성 과정 중에서, 시편 청정 공정변수를 변화시킴에 따라 계면에서의 미세조직 변화와 코팅층의 물성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 $120mm{\Phi}$, 99.5 %의 티타늄 타겟을 사용 하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이며, 시편은 SUS를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 진공배기를 실시한 후 Ar 가스 분위기에서 시편에 전압을 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 시편 청정을 실시하였다. 이 시편 청정 과정에서 시편 인가전압을 0~1,000 V로 변화시켰고 시편 정청이 끝나면 시편에 인가된 전압을 차단하고 코팅하였다. 질화 티타늄의 두께는 약 $3{\mu}m$로 동일하게 코팅하였다. 시편 인가전압 변화에 따라 시편청정 공정 시 계면에서 티타늄층이 코팅되거나 모재 내부까지 침투하는 현상을 관찰하였다. 시편청정 공정변수 변화에 따른 질화 티타늄의 코팅을 통해 계면의 미세조직과 성분의 변화를 주사전자현미경, 투과전자현미경 이미지와 에너지 분산분광기 (Energy Dispersive Spectroscopy ; EDS)를 통해 확인하였으며 나노인덴터를 이용해 경도, 탄성계수 등의 물성변화를 측정하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 시편 청정 공정 제어를 통한 다양한 물성변화가 가능 할 것으로 예상된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권8호
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• pp.1178-1184
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• 2008

In this study, techniques of ion implantation were used in order to improve the characteristics of metal materials such as the oxidation and wear resistant. In particular it is necessary to develope their oxidation and wear resistant that could be used in severe environmental conditions. There are mainly two elementary technologies including ion implantation and/or thin film coating. Ion implantation method was performed for surface modification. As a result, it was found that some ion implantations methods such as Nb, high-temperature Nb ion implantation and Nb+C combined implantation are somewhat effective for improving the oxidation resistance of TiAl alloy. Furthermore, the fluorine PBII treatment is more effective for improving the oxidation resistance of the TiAl alloy with three-dimensional shapes. The implantation of boron ion into thin film of TiN was also effective for improving the properties of materials like high temperature wear resistance. TiCrN film was applied to the actual seal ring for steam turbines, and it was observed that its sliding property showed a successfully good performance.

• 한국표면공학회지
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• 제31권1호
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• pp.34-44
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• 1998

Stainless steel is being used widely lor various purposes due to its good corrosion resistance. There has becn much research to produce colored stainless sterl by several methods. In this experiment, we coated TixN film on the SUS304 substrate with thc DC magnetron sputtering system and studied the internal structurc and adhesive strength of the films as a function of the coating conditions. Before lhe specimen was coated, a sputter etching was very effective in removing the$\delta$ Fe(BCC) phase as well as the contaminant and oxide layer as well as increasing rotghness. Five-stage failure mode appeared with increased scratch load with the TIN films coated on the SUS304 in this manner ; tensile failure-,conformal failure-,buckling failure->chipping failurc and spalling Failure. When the failure was terminated at the initial stage, the film will have good adhesion. But, if syalling failure has occurred at the initial scratch, then the adhesion will be poor. The interlayer between thc coated film and thc substratc was homogeneously adhcsive when the $\gamma'-Fe_4N$ phase wasn't detected in the XRD analysis and the adhesive strength only was reduced by surPace defects. But, when the ,$\gamma'-Fe_4N$N phasc was detected in the XRD analysis, the adhesive strength was very poor.

• 전기학회논문지
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• 제67권10호
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• pp.1375-1381
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• 2018

In this paper, we studied coatings of the DLC thin film for improving loosening torque of dental implant screw. We used a filtered arc ion plating process which can realize the most dense DLC layer by coating the DLC thin film on the surface of the dental abutment screw. It showed both hardness comparable to diamond and low friction coefficient similar to graphite, and to improve the loosening phenomenon by increasing the screw tightening force Cr/CrN, Ti/TiN or Ti/TiN/Cr/CrN buffer layers were deposited for 5 to 10 minutes to improve the adhesion of the DLC thin film to the surface of the Ti (Gr.5), and then the DLC thin film was coated for about 15 minutes. As a result, the Cr/CrN buffer layer exhibited the highest hardness of 29.7 GPa, the adhesion of 18.62N on average, and a very low coefficient of friction of less than 0.2 as a whole. And we measured loosening torque after one million times with masticatory movement simulator. As a result, the values of the coated screw loosening torque were clearly higher than those of the uncoated screw. From this, it was found that the DLC coating was effective methods improving the loosening torque. In addition, it was confirmed that the cytotoxicity test and cell adhesion test showed high biocompatibility.

• 한국해양공학회지
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• 제30권5호
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• pp.356-360
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• 2016

Recently, the lifetime extension of nuclear power plants has been considered. Thus, it is necessary to consider facility safety management and economic management. However, when the bolts in nuclear power plants are replaced and the turbines of nuclear power plant are disassembled, numerous problems are found in relation to stuck bolts in clamping parts. In order to solve these problems, a hybrid vacuum chamber was first designed and manufactured. It can perform arc ion plating and sputtering, which were used to deposit Ti/TiN on an A913 B7 bolt. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses were conducted to determine the composition and characteristics of the bolt, and tests were conducted to determine how long the bolt could endure under various conditions in a nuclear power plant. The SEM and XRD results clearly showed a continual and even coating layer. When this TiN-coated bolt is used in a nuclear power plant, the lifetime can be extended compared to a conventional bolt, but it is necessary to determine what additional properties are required.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.96-96
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• 2011

ZnO는 실온에서 3.37 eV의 큰 밴드갭 에너지와 60 meV의 높은 exciton binding energy를 가지고 있어 광소자를 만드는데 큰 관심을 얻고 있다. 또한 최근에는 ZnO를 기반으로 한 동종접합 전광소자를 만드는데 성공하였다. 그러나 소자의 성능을 높이기 위해 여러 가지 개선할 사항이 있다. 그 중에 하나는 캐리어를 잘 주입 시키기 위한 금속-반도체 접합을 구현하는 것이다. 이러한 문제를 개선하기 위해서는 ZnO 기반으로 한 낮은 비저항을 가진 소자가 필요하다. 일반적으로 n-type ZnO Ohmic 접합에서 쓰이는 금속은 Ti/Au, Ta/Au, Al/Au 등이 있다. 실험방법은 c-plane 사파이어 기판 위에 펄스 레이저 증착 방법으로 3시간 동안 $500^{\circ}C$ 환경에서 ZnO 박막을 성장하고, 표면을 고르게 하기 위해 $1000^{\circ}C$에서 1분 동안 열처리를 진행하였다. 샘플 위에 photo-resist 코팅을 한 다음 transfer length method(TLM)를 이용하기 위해 포토리소그래피 장비를 통하여 샘플을 노광하였다. 그 위에 Ti/Au (30 nm/80 nm)를 E-beam/thermal evaporation으로 증착 하였다. 이는 일반적인 반도체 공정과 Lift-off방식을 이용하여 패터닝 하였다. 샘플을 열처리하는 것은 금속과 반도체의 접촉 접착과 전기적인 성질을 개선하고 응력과 계면 결함을 감소시키기 때문에 샘플을 100, 200, 300, 400, $500^{\circ}C$에서 각각 열처리하였다. 저항을 구하기 위해 각각 열처리된 샘플과 as-deposited의 전류, 전압 특성을 측정하고, 이러한 실험 방법으로 n-type ZnO의 Ohmic 접합을 구현하는 것이 목표이다.

• 공업화학
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• 제20권4호
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• pp.402-406
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• 2009

상압플라즈마 공정을 이용하여 $TiO_2$ 박막의 표면을 개질하고 광촉매 활성을 평가하였다. $TiO_2$ 박막은 $TiO_2$ 졸-겔 용액에서 유리판에 dip-coating법으로 코팅한 후 소성 온도와 소성 시간을 변화시켜 가면서 제조하였다. 표면 개질에 사용된 플라즈마는 질소 플라즈마였으며, 방전전력, 처리시간 등의 공정변수를 변화시키면서 실험을 수행하였다. 광촉매 활성은 UV-A와 형광등 하에서의 메틸렌 블루 분해효율을 바탕으로 평가하였다. XPS 분석 결과, 박막의 표면에 소량의 질소가 도핑되었음을 알 수 있었으며, 광촉매 효율은 UV-A와 형광등 하에서 모두 증가하였고, 특히 형광등 하에서 좀 더 증가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 춘계학술대회 논문집 전기설비전문위원
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• pp.27-29
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• 2009

본 연구에서는 Titanate Nanotube (TNT)를 LBL-SA (layer-by-layer self-assembling) method을 이용하여 전기변색 (electrochromism device, ECD) 소자에 적용하고자 하였다. TNT 분말은 10M NaOH와 $TiO_2$를 혼합한 후 autoclave에서 130$^{\circ}C$, 48시간 동안 수열합성하여 제조하였다. 주사전자현미경 (SEM)으로 TNT 분말의 형상을 관찰한 결과, 직경 20$\sim$30nm, 길이 500$\sim$600nm의 튜브 형상을 나타내었으며, X-선 회절시험 (XRD) 결과 층상구조로 확인되었다. 코팅 물질의 표면 전하를 이용한 LBL-SA method에 적용시키기 위해 수용액 중에서 TNT 입자 표면 전하를 TBAOH (tetrabutylammonium hydroxide)를 적정하여 제타 전위 값이 -40mV로 최대가 되도록 하였으며, 이때 pH 값은 9로 나타났다. 2전극 시스템을 이용하여 cycle voltammetry를 측정한 결과, -0.5$\sim$-1.5V 영역에서 산화환원전위 피크가 뚜렷하게 나타났으며, 짙은 갈색으로 변색되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과로서 TNT 박막은 전기를 인가하였을 때 n-type 반도체 성질을 갖는 것으로 나타났으며, 앞으로 display 연구 분야에 적용할 수 있을 것으로 주목된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.801-804
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• 2006

[ $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}(YBCO)$ ]계 초전도 선재용 $GdAlO_3(GAO)$ 버퍼층을 졸-겔(sol-gel) 공정에 의해 제조하였다. 전구체 용액은 Gd 질산염과 Al 질산염을 1:1 화학양론비로 하여 메탄올에 용해하여 준비하였다. 전구체 용액을 $SrTiO_3(STO)$ (100) 단결정 기판위에 스핀 코팅하고, 수분이 포함된 $N_2-5%\; H_2$ 분위기에서 $1000^{\circ}C$에서 2시간 열처리 하였다. 열처리 후 GAO 층의 표면에 대한 주사전자현미경 관찰에 의해 GAO 층이 에피택셜의 특징인 각면 형상을 갖는 것을 알 수 있었다. X-선 회절분석에 의하면 GAO 버퍼층은 c-축으로 우선 배향된 에피택셜 박막으로써 반가폭이 각각 (002)면에서 $0.29^{\circ}(out-of-plane)$, {112}지면에서 $1.10^{\circ}(in-plane)$의 우수한 배향성을 나타내었다.