• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.44-44
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• 2011

현존하는 초경도 박막물질 중 입방정 질화붕소(cBN)은 철계 금속과의 반응안정성 및 낮은 온도에서의 합성가능성 등 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 필수로 수반되는 이온충돌 효과로 인해 박막 내 높은 잔류응력으로 인한 박리 현상으로 응용이 어려운 실정에 있다. 현재까지 이를 개선하기 위해 수소를 첨가하여 박막의 잔류응력을 줄이는 연구, B4C 타겟을 이용하여 B-C-N 의 gradient layer를 설계하여 점진적으로 잔류응력을 감소시키는 연구 등 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 MOCVD로 만들어진 NCD(Nano Crystalline Diamond) buffer layer 위에 RF-UBM(unbalanced magnetron) PVD를 이용하여 BN을 증착시켰다. hBN 타겟을 이용하여 2mTorr에서 400W 의 RF 파워를 사용하여 기판에 RF bias를 인가해 실험하였다. cBN 박막과 기판의 lattice mismatch 를 줄이기 위해서 본 연구소에서 제공되는 NCD 기판을 사용하였으며, 다이아몬드 기판과 cBN 박막의 1:1 에피성장을 이루기 위해 상온에서부터 800도까지 온도 변화를 주어 cBN을 증착시켰다. FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)로 $sp^2$구조인 hBN과 $sp^3$구조인 cBN의 성장유무를 확인하였으며, FTIR peak intensity 차이로 박막내 cBN의 함량을 계산하였고, Scratch test로 박막과 기판사이의 밀착력을 상대적으로 비교하였으며, 격자의 에픽성장을 확인하기 위해 FIB 의 작업을 거쳐 HRTEM 으로 각 위치별로 SAD pattern를 이용하여 성장거동을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.146-146
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• 1999

BN은 천연에는 존재하지 않는 인공재료로서 특히 섬아연광형 질화붕소인 c-BN은 다이아몬드 다음가는 고경도, 높은 열전도도를 가지고 있을 뿐만 아니라 다이아몬드와는 달리 철계금속에 대해 화학적으로 매우 안정하기 때문에 다이아몬드의 응용이 매우 제한되고 있는 철강제품의 가공공구, 내마모 코팅재료로서 주목받고 있는 차세대 박막재료이다. 최근 c-BN박막 합성에 관한 많은 연구결과들이 보고되었는데 대부분의 연구자들이 성장하는 박막 표면에 입사되는 이온 에너지 및 유량이 c-BN 합성에 중요한 인자이며, 합성된 박막은 sp2결합층(h-BN)과 sp3결합층(c-BN)이 혼합되어 있음을 알 수 있다. 그러나 기존의 이온빔보조 합성법(IBAD) 공정에서는 입사빔과 증착물질이 공간적, 시간적으로 일치되는 경우에만 입사빔의 운동에너지가 증착공정에 기여하기 때문에 입사빔의 정밀한 에너지 조절이 어렵게 된다. 그러나 음이온 빔 직접 증착법에서는 입사이온빔 자신이 운동에너지를 운반하기 때문에 에너지 조절이 정밀할 뿐만 아니라 이를 통해 BN 박막의 상 및 성장거동을 조절할 수 있게 된다. 본 연구에서는 음이온 직접 증착법을 이용하여 c-BN박막을 합성하고 이의 초기성장층의 성장거동을 조사하였다. 증착시 음이온 빔의 에너지가 Bn 박막의 결정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 100~500eV의 보론 음이온빔을 조사하였으며 질소원으로는 낮은 낮은 에너지 범위의 질소이온을 동시에 공급하였다. FRIR 분석결과, 보론 이온의 에너지가 증가하면 cubic 상의 분율이 증가하였으며 증착된 박막은 15nm 두께의 sp2결합층이 먼저 성장한후 sp3결합층으로의 상전이가 일어났다. 질소이온빔의 에너지는 100eV 일 때 최대 cubic 함량과 두께를 보였으며 그 이상의 에너지에서는 c-BN 박막을 sputter시켰다. AFM 관찰결과, h-Bn층은 날카롭고 방향성을 가진 침상이었으며 c-BN 층은 atomically smooth 한 표면을 관찰할 수 있었다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.46 no.4
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• pp.139-144
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• 2013

c-BN(cubic boron nitride) is known to have extremely high hardness next to diamond, as well as very high thermal and chemical stability. The c-BN in the form of film is useful for wear resistant coatings where the application of diamond film is restricted. However, there is less practical application because of difficult control of processing variables for synthesis of c-BN film as well as unclear mechanism on formation of c-BN. Therefore, in the present study, the structural characterization of c-BN thin film were investigated using $B_4C$ target in r.f. magnetron sputtering system as a function of processing variables. c-BN films were coated on Si(100) substrate using $B_4C$ (99.5% purity). The mixture of nitrogen and argon was used for carrier gas. The deposition processing conditions were changed with substrate bias voltage, substrate temperature and base pressure. Fourier transform infrared microscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to analyze crystal structures and chemical binding energy of the films. In the case of the BN film deposited at room temperature, c-BN was formed in the substrate bias voltage range of -400 V~ -600 V. Less c-BN fraction was observed as deposition temperature increased and more c-BN fraction was observed as base pressure increased.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2007.11a
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• pp.215-217
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• 2007

철계 피삭재 가공 시 적용되는 cBN(cubic Boron-Nitride)의 경우 열적/구조적 안정성으로 인해 융착 시 계면에서 화학적 결합이 어려워, 지립이 단일층으로 형성되어야 하는 융착 공구의 경우 적용되질 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹과의 젖음성이 우수한 Ti 성분이 포함된 67Ag+28Cu+5Ti(wt.%) 조성의 합금분말을 이용하여 cBN을 접합을 하였으며, 이때 융착조건은 진공 분위기($6{\times}10^{-6}$Torr), $900^{\circ}C$ 온도에서 5분간 유지하여 융착을 실시하였다. 본 연구의 주목적은 Ti 합금화 된 Ag계 합금분말 및 cBN의 융착 계면에서의 융착 계면거동해석을 통한 건전한 접합공정을 찾는데 있다. 이에 온도 $900^{\circ}C$, 유지시간 5분에서 건전한 융착층을 형성함을 알 수 있었다. 또한 결합력 측정기를 이용하여 결합력을 측정한 결과 diamond와 융착하였을 때가 123N, cBN을 융착하였을 때 107N으로써, cBN 융착이 diamond 융착의 87%정도의 결합력을 보임을 알 수 있었다. 한편 cBN과 Ag-Cu-Ti계 브레이징 필러의 계면에서의 미세조직 및 화학반응의 메커니즘은 SEM, EDS를 이용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.148-148
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• 1999

다이아몬드에 버금가는 높은 경도뿐만 아니라 높은 화학적 안정성 및 열전도성 등 우수한 물리화학적 특성을 가진 입방정 질화붕소(cubic Boron Nitride)는 마찰.마모, 전자, 광학 등의 여러 분야에서의 산업적 응용이 크게 기대되는 자료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 기대되는 재료이다. 특히 탄화물형성원소에 대해 안정하여 철계금속의 가공을 위한 공구재료로의 응용 또한 크게 기대된다. 이 때문에 각종의 PVD, CVD 공정을 이용하여 c-BN 박막의 합성에 대한 연구가 광범위하게 진행되어 많은 성공사례들이 보고되고 있다. 그러나 이러한 c-BN 박막의 유용성에도 불구하고 아직 실제적인 응용이 이루어지지 못한 것은 증착직후 급격한 박리현상을 보이는 c-BN 박막의 밀착력문제때문이다. 본 연구에서는 평행자기장을 부가한 ME-ARE(Magnetically Enhanced Activated Reactive Evaporation)법을 이용하여 c-BN 박막을 합성하고, 합성된 c-BN 박막의 밀착력에 미치는 공정인자의 영향을 규명하여, 급격한 박리현상을 보이는 c-BN 박막의 밀착력 향상을 위한 최적 공정을 도출하고자 하였다. BN 박막 합성은 전자총에 의해 증발된 보론과 (질소+아르곤) 플라즈마의 활성화반응증착(activated reactive evaporation)에 의해 이루어졌다. 기존의 ARE장치와 달리 열음극(hot cathode)과 양극(anode)사이에 평행자기장을 부여하여 플라즈마를 증대시켜 반응효율을 높혔다. 합성실험용 모재로는 p-type으로 도핑된 (100) Si웨이퍼를 30$\times$40 mm크기로 절단 후, 100%로 희석된 완충불산용액에 10분간 침적하여 표면의 산화층을 제거한후 사용하였다. c-BN 박막을 얻기 위한 주요공정변수는 기판바이어스 전압, discharge 전류, Ar/N가스유량비이었다. 증착공정 인자들을 변화시켜 다양한 조건에서 c-BN 박막의 합성하여 밀착력 변화를 조사하였다. 합성된 박막의 결정성 분석을 FTIR을 이용하였으며, Bn 박막의 상 및 미세구조관찰을 위해 투과전자현미경(TEM;Philips EM400T) 분석을 병행하였고, 박막의 기계적 물성 평가를 위해 미소경도를 측정하였다. 증착된 c-BN 박막은 3~10 GPa의 큰 잔류응력으로 인해 증착직후 급격한 박리현상을 보였다. 이의 개선을 위해 증착중 기판바이어스 제어 및 후열처리를 통해 밀착력을 수~수백배 향상시킬 수 있었다. c-BN 박막의 합성을 위해서는 증착중인 박막표면으로 큰 에너지를 갖는 이온의 충돌이 필요하기 때문에 기판 바이어스가 요구되는데, c-BN의 합성단계를 핵생성 단계와 성장 단계로 구분하여 인가한 기판바이어스를 달리하였다. 이 결과 그림 1에서 나타낸 것처럼 c-BN 박막의 핵생성에 필요한 기판바이어스의 50% 정도만을 인가하였을 때 잔류응력은 크게 경감되었으며, 밀착력이 크게 향상되었다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2007.11a
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• pp.248-250
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• 2007

이 연구는 cBN과 활성 Ag계 금속필러메탈을 이용하여 접합계면에서의 금속성분과 화합물, 탄화물의 거동을 분석하는데 있다. 진공 브레이징은 $900{\sim}1000^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$ 간격으로, 유지 시간은 각각 5, 10, 15, 20분으로 실시하였다. Ag-Cu-Ti을 사용하여 브레이징된 cBN은 $950{\sim}1000$도, 유지시간 10분 사이에서 각각 건전한 계면과 표면을 얻을 수 있었으며, 계면에서 Ti-rich상과 화합물이 확인되었다. 이상의 결과로 부터 화합물의 생성과 건전한 접합공정은 브레이징 온도와 시간이 좌우하며, N과 B, Ti의 함유량이 cBN의 브레이징 접합 특성의 중요변수로 생각되어진다. cBN과 Ag계 브레이징 필러의 계면에서의 미세조직 및 화학반응의 메커니즘은 DTA, SEM, EPMA, XRD를 이용하여 분석하였다.

• Korean Journal of Logic
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• v.5 no.1
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• pp.45-61
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• 2001

이 글에서 우리는 연관 명제계산과 무한다치 명제계산 사이의 관계를 살핀다. 구체적으로 우리는 연관 명제계산 $BN_{c1}$이 무한다치 명제계산 $L{\L}C^+$를 포함하는 확장 체계로 간주될 수 있다는 것을 보인다. 즉 $L{\L}C^+$에 직관주의 명제논리에 사용된 부정을 첨가한 후, $BN_{c1}$이 이 체계 $L{\L}C^+$로 변역될 수 있다는 것을 보인다.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• v.17 no.7
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• pp.763-767
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• 2016

The structural characterization of cubic boron nitride (c-BN) thin films was performed using a B4C target in a radio-frequency magnetron sputtering system. The deposition processing conditions, including the substrate bias voltage, substrate temperature, and base pressure were varied. Fourier-transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were used to analyze the crystal structures and chemical binding energy of the films. For the BN film deposited at room temperature, c-BN was formed in the substrate bias voltage range of -400 V to -600 V. Less c-BN fraction was observed as the deposition temperature increased, and more c-BN fraction was observed as the base pressure increased.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.61 no.1
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• pp.89-93
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• 2012

c-BN films were deposited on SKH-51 steels by electron assisted hot filament CVD method and microstructure development was studied processing parameters such as bias voltage, temperature, etching and phase transformation at boundary layer between BN compound and steel to develop a high performance wear resistance tools. A negative bias voltage higher than 200V at substrate temperature of $800^{\circ}C$ and gas pressure of 20 torr in B2H6-NH3-H2 gas system was one of optimum conditions to produce c-BN films on the SKH-51 steels. Thin layer of hexagonal boron nitride phase was observed at the interface between c-BN layer and substrate.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.34 no.3
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• pp.249-256
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• 1997

The effect of process parameter of plasma assisted chemical vapor deposition (PACVD) on the variation of the ratio between cubic boron nitride (c-BN) and hexagonal boron nitride (h-BN) in the film was in-vestigated. The plasma was generated by electric power with the frequency between 100 and 500 KHz. BCl3 and NH3 were used as a boron and nitrogen source respectively and Ar and hydrogen were added as a car-rier gas. Films were composed of h-BN and c-BN and its ratio varied with the magnitude of process parameters, voltage of the electric power, substrate bias voltage, reaction pressure, gas composition, sub-strate temperature. TEM observation showed that h-BN phase was amorphous while crystalline c-BN par-ticle was imbedded in h-BN matrix in the case of c-BN and h-BN mixed film.