• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.506-507
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• 2011

경사코팅 기술(Oblique Angle Deposition; OAD)은 입사 증기가 기판에 수직으로 입사하지 않고 90도 보다 작은 각도로 비스듬히 입사하도록 조절하여 코팅하는 물리증착 기술의 하나로 피막의 조직을 다양하게 제어할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 초기의 경사 코팅 기술은 경사각을 가진 정지된 기판 상에 코팅하였으나 최근에는 기판의 각도와 회전을 동시에 조절하여 이루어지는 소위 스침각 증착(Glancing Angle Deposition; GLAD) 기술이 개발되어 다양한 형태의 구조를 제어하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 컴퓨터를 이용하여 입사각과 방위각을 정밀 제어함에 의해 나노 스케일의 Zigzag 및 나선형, 기둥형 조직 등 복잡한 형태의 박막을 제조하는 것이 가능하게 되었다. 현재, GLAD 기술과 다양한 형태의 나노 조직을 이용하여 각종 센서는 물론 태양전지와 같은 에너지 소자, 필터와 같은 광학코팅 등에 응용하기 위한 연구가 세계적으로 폭넓게 진행되고 있다. 본 연구에서는 조직의 치밀도 향상을 통한 특성 향상을 위해 Al 및 TiN 박막을 제조함에 있어서 경사코팅 기술을 응용하여 단층 및 다층 피막(각도를 반대로 하여 여러 층을 제조)을 제조하고 그 특성을 비교하였다. Al 박막은 UBM (Un-Balanced Magnetron) 스퍼터링 소스를 이용하여 타겟 표면과 기판 표면이 이루는 각도 즉, 입사빔과 기판이 이루는 각도를 각각 0, 30, 45, 60 및 90도의 각도에서 강판 및 실리콘 웨이퍼 상에 시편을 제조하되 단층 및 다층으로 시편을 제조하고 치밀도 및 내식성과 반사율 및 조도 등의 특성을 비교하였다. 그 결과 경사각으로 코팅한 시편에서 조도 및 반사율이 향상됨은 물론 치밀도 및 내식성이 향상됨을 확인하였다. 특히, 염수분무에 의한 내식성 시험에서 경사 코팅된 시편의 경우 내식성이 현저히 향상되었는데, 이는 경사 코팅 방법이 박막의 치밀도를 향상시켜 나타난 현상으로 판단된다. TiN 박막은 Cathodic Arc 방식을 이용하되 Al 박막과 동일한 방법으로 코팅을 하고 내식성 및 경도 등의 특성을 비교하였다. TiN 박막은 경사각이 커지면서 경도가 낮아지며 특히 다층막의 경우 경도 감소가 현저함을 알 수 있었다. 다만, 45도에서는 다른 경사각에 비해 약간의 경도 상승이 측정되었다. 경사각 코팅에서의 경도 감소는 피막의 경사에 의해 탐침이 미끄러지거나 또는 우선 방위에 의한 경도 증가 효과가 나타나지 않아 생기는 현상으로 판단되었다. Ferroxyl 시험을 이용한 기공도 시험에서는 경사각 코팅의 경우가 기공이 다소 감소함을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.35-50
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• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제34권2호
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• pp.105-114
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• 2001

$Al_2$$O_3$ coatings were deposited on M2 high speed steels by the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, using a gas mixture of AlC1$_3$, $H_2$, $CO_2$ and Ar $Al_2$$O_3$ coatings had interference color and showed amorphous phase. $A1_2$X$A1_3$/($Ti_{0.5}$ /$Al_{0.5}$ )N double layer coatings were produced in the sequence of substrate $NH_3$ plasma pretreatment, ($Ti_{0.5}$$Al_{0.5}$)N depoition process, $Al_2$$O_3$ deposition process. $Al_2$ $O_3$/( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N double layer coatings showed NaCl structure in ( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N layer and amorphous phase in A1$_2$ $O_3$ layer. It was shown that $Al_2$ $O_3$ columns continuously grew onto ( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N columns. ( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N single coating and $Al_2$ $O_3$/( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N double layer coating were oxidized at $700^{\circ}C$, 80$0^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$ for 1hr, 3hr in atmosphere. At 80$0^{\circ}C$, single layer coatings were oxidized, which were examined substrate oxide particle. But $Al_2$ $O_3$/ ( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N double layer coatings maintained the asdeposited state. Therefore, $Al_2$ $O_3$/ ( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N double layer coatings have moreexcellent oxidation resistance than ( $Ti_{0.5}$A $l_{0.5}$)N single layer coatings.X> 0.5/)N single layer coatings.s.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.157-163
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• 2007

최근의 반도체 장비와 디스플레이 장비는 구분이 가지 않을 정도로 상호 복합 하이브리드 장비로 급진전되고 있다. 이들 장비의 부품 중에서 인터페이스를 제외한 기타 부품은 최첨단 최신형 신소재로 제작되어 최고의 부가가치를 누리며 전세계의 경제의 중심 축에 있지만, 반면에 의외로 스텐레스 스틸로 만든 헨드폰 본체가 모터롤라에서 제작되어 대 히트를 치는 것처럼 구형 소재의 표면 개선은 신소재 개발 못지 않게 아직도 응용 면에서 중요한 의미가 있다. 이에 이 연구에서는 값이 상대적으로 매우 저렴한 소재인 탄소강을 선정하여 TiN 피막 제조하고 그 특성을 알아보기 위해 SEM 측정과 서로 다른 세 종류의 경도계를 이용하여 경도값을 측정하였다. 결과적으로 모재 자체가 연성인 관계로 표면 강도가 크게 개선되지는 않지만 고급화된 색상과 높은 광택을 나타내었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제10권6호
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• pp.212-217
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• 2011

In this study, corrosion characteristics of TiN and ZrN film on the abutment screw by arc-ion plating were investigated using a potentiodynamic anodic polarization test in deaerated 0.9% NaCl solution at $36.5{\pm}1^{\circ}C$. The surface morphologies of the coating layers before and after corrosion test were investigated by a field-emission scanning electron microscope (FE-SEM) and a energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). The surfaces of the TiN and ZrN coated abutment screws showed the smooth surfaces without mechanical defects like scratches which can be formed during the manufacturing process, compared with those of the non-coated abutment screw. The corrosion and passive current densities of TiN and ZrN coated abutment screws were lower than those of the non-coated abutment screw.

• 한국표면공학회지
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• 제27권3호
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• pp.143-148
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• 1994

Effects of process variables of HCD ion plating on the film composition of Ti(C, N) were analyzed. The mole ratio of carbon to nitrogen and that of non-metal to titanium in the film primarily depend on the partial pressure ratio of ($C-2H_2$/ $N_2$) and total reactive gas pressure, respectively. The amount of nonmetallic com-ponents increases in nonlinear fashion as the total gas pressure due to the different reactivity of $C-2H_2$ and $N_2$ gases with Ti. The nonmetallic components was saturated dwith nitrogen when the nitrogen gas was more than 60% of total reactive gas. These two process variables could be related systematically using the concept of effective pressure in which the difference of reactivity of each gas was normalized.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2003년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.14-14
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• 2003

Silicon carbide (SiC)는 높은 power 영역과 높은 온도영역에서도 작동 가능한 우수한 반도체 물질이다. 또한 우수한 열적 화학적, 안정성을 가지고 있어 가흑한 조건에서의 소자로써도 사용 가능하다. 현재 SiC 적용분야로는 우수한 전기적, 기계적 성질을 이용한 미세소자(MEMS)와 GaN 와 거의 유사한 격자상수를 가지는 것을 이용한 GaN epitaxial 성장의 기판으로도 사용되어진다. 그러나 SiC 는 기존의 습식식각 용매에 대해 화학적 안정성을 가지고 있기 때문에 전자소자의 제작에 있어서 플라즈마를 이용한 건식식각의 중요성이 대두되어지고 있다. 소자제작에 있어 이러한 건식식각시 식각 단면의 제어, 이온에 의한 낮은 손상 정도, 매끄러운 식각 표면, 그리고 고속의 식각 속도둥이 요구되어진다. 본 실험에서는 식각 속도의 증가와 수직한 식각 단면둥을 획득하기 위하여 SF6 플라즈마에서 Source power, dc bias voltage, 그리고 외부에서 인가되는 자속의 세기를 변화시쳐가며 식각 속도, 식각 마스크와의 식각 션택비, 식각 단면둥과 같은 SiC 의 식각 특성을 관찰하였다. 식각 후 식각 단면은 주사전자 현미경(SEM)을 통해 관찰하였다. 본 실험에서의 가장 높은 식각 속도는 분당 1850n 로써 이때의 공정조건은 1400W 의 inductive power, -600V 의 dc bias voltage, 20G 의 외부자속 세기이었다. 또한, 높은 inductive power 조건과 낮은 dc bias voltage 조건에서 Cu는 $SF_6$ 플라즈마 내에서 식각부산물의 증착으로 인해 SiC 와 무한대의 식각선택비를 보였다. 이러한 Cu 마스크를 사용한 SiC 의 식각에서는 식각 후 수직한 식각 단변을 관찰할 수 있었다. 것올 알 수 있다. 따라서, 기존의 pve 보다 세라믹 기판의 경우가 수분 흡수율이 높아 더 오랫동안 전류를 흐르게 하여 방식성이 개선된 것으로 판단된다.을 통해 경도가 증가한 시편의 경우 석출상의 크기가 5nm 이하로 매우 작고 대체로 기지와 연속적인 계면을 형성하나, 열처리가 진행될수록 석 출상의 크기가 커지고 임계크기 이상에 이르면 연속적인 계면은 거의 발견되지 않고, 대부 분 불연속적이고 확연한 계면을 형성함을 관찰 할 수 있었다. 알루미나(${\alpha}-Al_2O_3$) 기판 위에 증착한 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막은 마찬가지로 (200) 우선 방위를 나타내었으나, 그 입자의 크기가 수십 nm로 고속도강위에 증착한 피막에 비해 상당히 크게 형성되었다. 또한 열처리 후에 AIN의 석출이 진행됨에도 불구하고 경도 증가는 나타나지 않고, 열처리가 진행됨에 따라 경도가 감소하는 양상만을 나타내었다. 결국 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막이 열처리 전후에 보아는 기계적 특성의 변화 양상은 열역학적으로 안정한 Wurzite-AlN의 석출에 따른 것으로 AlN 석출상의 크기에 의존하며, 또한 이러한 영향은 $(Ti_{1-x}AI_{x})N$ 피막에 존재하는 AI의 함량이 높고, 초기에 증착된 막의 업자 크기가 작을 수록 클 것으로 여겨진다. 그리고 환경의 의미의 차이에 따라 경관의 미학적 평가가 달라진 것으로 나타났다.corner$적 의도에 의한 경관구성의 일면을 확인할수 있지만 엄밀히 생각하여 보면 이러한 예의 경우도 최락의 총체적인 외형은 마찬가지로 $\ulcorner$순응$\lrcorner$의 범위를 벗어나지 않는다. 그렇기 때문에

• 한국표면공학회지
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• 제28권5호
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• pp.267-275
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• 1995

Electron beam can provide convenient way to heat the substrate during Hollow Cathode Discharge (HCD) ion plating of Ti(C, N)films. Densification of columnar structrue is enhanced by longer duration of electron beam heating(EBH). While strong(111) texture is identified always to be formed, the amount of (200) oriented grains which coherently interfaced with carbide particles of the substrate increased with heating(EBH). In turns, these crystallogaphical change lead to the increase of micro hardness and adhesion of coating. Adhesion of Ti(C, N) films increased more dramatically in case of ASP30 substrate of which carbide particles dispersed more finely than M42. Therefore, it could be concluded that both the density of film and interfacial structure can affect the adhesion property. Overheating of substrate could be resulted in low adhesion resistance due to high residual stress developed in the film.

• 대한치과교정학회지
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• 제23권3호
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• pp.327-340
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• 1993

The purpose of this study was to estimate the possibility of practical application of TiN ion-plating method on orthodontic appliances. TiN was coated on the surface of orthodontic stainless steel roll band by means of ion-plating method, and colorimetric properties of its obtained TiN film were investigated by using color analyzer. Also its corrosion and discoloration properties were compared with those of non ion-plated stainless steel roll band by using immersion test, which was done in 1N HCl solution for 10 days. Both weight changes and surface corrosion appearances of specimens for each day were respectively investigated by using electronic weighing machine and SEM(Scanning Electron Microscope). The discoloration degress of TiN-coated specimens immersed in 1N HCl solution were investigated by using color analyzer and then judged by N.B.S.(National Bureau of Standard) Unit. The results of this study were summarized as follows. o TiN ion-plated films showed the hue of 5Y, the value of 7, and the chroma of 3 by Munsell notations. o The weight losses and surface changes of TiN ion-plated specimens immersed in 1N HCl solution were less than those of non ion-plated specimens. It was shown, therefore, that the corrosion resistance was significantly improved by TiN ion-plating. o The discoloration degrees of non ion-plated specimens were too significant to be examined by color analyzer, while those of TiN ion-plated specimens were slight when judged by N.B.S. Unit. It was also apparent, therefore, that the anti-discoloration property was significantly improved by TiN ion-plating.

• 한국표면공학회지
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• 제28권6호
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• pp.343-351
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• 1995

Titanium nitride films have been prepared on various substrates (silicon wafer, HSS) by cathode arc ion plating process to measure microhardness, adhesion and wear-resistant behaviors by changing the substrate bias voltages (0∼-300V), thickness and roughness. Microhardnesses were measured by micro vickers hardness tester, the adhesion strengths were evaluated by acoustic signals through the scratch test with incremental applied load. As the substrate bias voltages were increased, the ｛111｝ orientation was predominant, the microhardnesses and adhesion strengths of tool steel were observed to be stronger than those of without subatrate bias voltage. Adhesion strengths of the substrate bias were 4-7 times higher than those of without the substrate bias, confirmed by SEM with EDX. Wear resistances were used pin-on-disk tribotester and TiN costing reduced the abrasive wear. As the substrate bias was increased, the weight loss and the friction coefficient was decreased.