• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.29 no.6
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• pp.615-620
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• 1996

Chromium-Molybdenum steel was plasma-nitrided at 823 K for 10.8 ks in an atmosphere of 30% $N_2$-70% $H_2$ gas under 665 Pa without and with a subsidiary cathode of $MoS_2$ to compare ion-nitriding and plasma-sulfnitriding using subsidiary cathode. When the steel was ion-nitrided without $MoS_2$, iron nitride layer of 4$\mu\textrm{m}$ and nitrogen diffusion layer of 400mm were formed on the steel. A compound layer of 15$\mu\textrm{m}$ and nitrogen diffusion layer of 400$\mu\textrm{m}$ were formed on the surface of the steel plasma-sulfnitrided with subsidiary cathode of $MoS_2$. The compound layer consisted of FeS containing Mo and iron nitrides. The nitrides of $\varepsilon$-$Fe_2$, $_3N$ and $\gamma$-$Fe_4N$ formed under the FeS. The thicker compound layer was formed by plasma-sulfnitriding than ion-nitriding. In plasma-sulfnitriding, the surface hardness was about 730 Hv. The surface hardness of the steel plasma-sulfnitrided with $MoS_2$ was lower than that of ion-nitrided without $MoS_2$. This may be due to the soft FeS layer formed on the surface of the plasma-sulfnitrided steel.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.222.2-222.2
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• 2016

트랜지스터 응용 등에 관한 연구가 활발해 지면서 에너지 밴드갭이 0 eV에 가까운 그래핀 이외의 밴드 갭 조절이 가능한 MoS2 (molybdenum disulfide), BN (boron nitride), Bi2Te3 (bismuth telluride), WS2 (tungsten disulfide) 등과 같은 이차원 Transition Metal DiChalcogenides (TMDC) 물질이 반도체 물질로 각광받고 있다. 특히 MoS2의 경우 단결정 덩어리 상태에서는 약 1.3 eV의 밴드갭을 가지나 두께가 줄어들어 두 층일 경우에는 약 1.65 eV, 단일층이 되면 약 1.9 eV의 밴드갭을 가져 박막 층수에 따라 에너지 밴드갭 조절이 가능한 것으로 알려져있다. 하지만 두께 조절이 가능하면서 대면적, 고품질을 가지는 MoS2 박막 합성은 아직 제한적이라 할 수 있으며 새로운 방법 및 물질에 대한 연구가 지속적으로 이루어 지고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 층수를 지니는 MoS2 합성을 위해 나노 두께의 MoS2 박막을 CF4 plasma 를 이용하여 layer etching 진행하고 CF4 plasma 100초 etching 진행한 2 layer 두께의 MoS2를 기준으로 H2S plasma를 이용하여 treatment 진행하였다. 물리적, 화학적 분석은 Raman spectroscopy, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy), AFM (Atomic Force Microscopy) 등을 이용해 진행하였고 이를 통해 MoS2 layer 감소 및 damage recovery 등을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1997.10a
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• pp.93-99
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• 1997

High Temperature wear behavior of plasma sprayed ZrO$_2$ and MoS$_2$, $Fe_2O_3$ coatings were investigated for high temperature wear resistance applications. The MoS$_2$, $Fe_2O_3$ added powders containing 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 mol% of $MoS_2$, $Fe_2O_3$ for plasma spray were made by spray drying method. Wear test were performed at temperature ranges from room temperature to 600$\circ$C. The microstructural change of coatings and the worn. surface were examined by SEM and XRD. In ZrO$_2$ coating, the coefficient of friction and wear amount of room temperature to 400$\circ$C was increased with temperature and decreased with temperature over 400$\circ$C. The coefficient of friction and wear amount of MoS$_2$ added coatings were increased with temperature, but those of $Fe_2O_3$ added coatings had lower coefficient of friction and higher wear resistance than ZrO$_2$ coating.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.289-290
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• 2014

Single layer $MoS_2$가 가지고 있는 전기적 특성, 광특성 등을 이용하기 위해 본 연구에서는 $O_2$ plasma를 이용해 경제적이며 효과적인 방법을 제시하고자 한다. 미세 etching을 통해 linear하게 thickness가 변화하는 것을 확인하고, pristine과 비슷하거나, 더 향상된 $MoS_2$를 제작하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.29 no.11
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• pp.715-719
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• 2019

Molybdenum is a low-resistivity transition metal that can be applied to silicon devices using Si-metal electrode structures and thin film solar cell electrodes. We investigate the deposition of metal Mo thin film by plasma-enhanced atomic layer deposition (PE-ALD). $Mo(CO)_6$ and $H_2$ plasma are used as precursor. $H_2$ plasma is induced between ALD cycles for reduction of $Mo(CO)_6$ and Mo film is deposited on Si substrate at $300^{\circ}C$. Through variation of PE-ALD conditions such as precursor pulse time, plasma pulse time and plasma power, we find that these conditions result in low resistivity. The resistivity is affected by Mo pulse time. We can find the reason through analyzing XPS data according to Mo pulse time. The thickness uniformity is affected by plasma power. The lowest resistivity is $176{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ at $Mo(CO)_6$ pulse time 3s. The thickness uniformity of metal Mo thin film deposited by PE-ALD shows a value of less than 3% below the plasma power of 200 W.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.29 no.5
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• pp.443-448
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• 1996

In order to plasma-sulfnitride by combining ion-nitriding of a steel and sputtering of MoS$_2$, chromium-molybdenum steel was plasma-sulfritrided using hollow cathode discharge with parallel electrodes which are a main of the steel and a subsidiary cathode of $MoS_2$. The treatment was carried out at 823K for 10.8ks under 665Pa in a 30% $N_2$-70% $H_2$ gas atmosphere. Plasma-sulfnitriding layers formed of the steel were characterized with EDX, XRD, micrographic structure observation and hardness measurement. A compound layer of 8-15$\mu\textrm{m}$ and nitrogen diffusion layer of about 400$\mu\textrm{m}$ were formed on the surface of plasma-sulfnitrided steel. The compound layer consisted of FeS containing Mo and iron nitrides. The nitrides of $\varepsilon$-$Fe_2_3N$ and $\gamma$'-$Fe_4N$ formed under the FeS. The thickness of compound layer and surface hardness were different with the gaps between main and subsidiary cathodes even in the same sulfnitriding temperature. The surface hardnesses after plasma-sulfnitriding were distributed from 640 to 830Hv. The surface hardness was higher in the plasma-sulfnitriding than the usual sulfnitriding in molten salt. This may be due to Mo in sulfnitriding layer.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 2001.11a
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• pp.96-102
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• 2001

plasma-sprayed Cr$_2$O$_3$-based coatings containing MoO$_3$ were studied to gain a better understanding of the influence of MoO$_3$ composition in the coatings on their tribological behaviour. A reciprocal type tribo-tester was employed to examine friction and wear behavior of the specimens at high temperature(450。C). The physical characteristics of worn surfaces were investigated by scanning electron microscopy and chemical composition of the coating surfaces was analyzed using a X-ray photoelectron spectrometer. The results showed that friction coefficient of the MoO$_3$-added coatings were lower than those without MoO$_3$ addition. The larger protecting layers were observed at the worn surface of plasma spray coated specimens with MoO$_3$ addition. XPS analysis of the protecting layer indicated that MoO$_3$ composition was dominantly formed at the surface. MoO$_3$ composition in the protecting layer appears to be more favorable in reducing the friction.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.14 no.1
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• pp.52-58
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• 2004

The surface property and formation behavior of a boride layer formed on Ni-Cr-Mo steel in a plasma paste boronizing treatment were investigated. The plasma paste boronizing treatment was carried out at 973～1273 K for 1-7 hrs under the gas ratio of Ar:H$_2$ (2:1). The thickness of the boride layer increased with increasing temperature and time in the boronizing treatment. The cross-section of the boride layer was a tooth structure and the hardness was Hv 2000～2500. XRD analysis revealed that the compound was identified as FeB, $Fe_2$B, and mixed phase of FeB/$Fe_2$B in the boride layer formed at 973～1073 K, 1173K, and 1273K, respectively. The Ni-Cr-Mo alloy boronized at 1173-1273 K showed the best excellent wear resistance against the sand. As a results of corrosion test in 1 M $H_2$$SO_4$ solution, $Fe_2$B formed on the matrix alloy exhibited higher corrosion resistance than FeB.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.159.2-159.2
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• 2014

간접띠간격(indirect bandgap)을 갖는 층상형 반도체 $MoS_2$는 두께가 줄어들어 단일층이 되면 층간 상호작용의 변화로 인해 ~1.8 eV의 직접띠간격(direct bandgap)을 갖게 된다. 이러한 초박형 $MoS_2$의 발광 특성을 활용하기 위해서는 원자 크기 수준에서 두께와 물성을 조절할 수 있는 화학적 표면개질법에 대한 이해가 필요하다. 최근 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용한 $MoS_2$의 층상(layer-by-layer) 식각과 표면제어에 관한 연구결과가 보고되었으나 자세한 반응 메커니즘은 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 산소 플라즈마에 의한 단일층 및 복층 $MoS_2$의 산화반응을 원자힘 현미경(AFM), 광전자 분광법(XPS), 라만 및 광발광 분광법을 통해 관찰하고 반응 메커니즘을 이해하고자 한다. 플라즈마로 생성된 산소라디칼과의 반응시간이 증가함에 따라 $E{^1}_{2g}$와 $A_{1g}$-진동모드에서 기인하는 라만 신호, 그리고 A와 B-엑시톤에서 유래하는 광발광의 세기가 감소함을 확인하였다. XPS와 AFM을 통해 반응이 진행됨에 따라 $MoS_2$의 상층이 $MoO_3$로 산화되면서 나노입자로 응집되어 표면형태가 변화하는 것을 확인하였다. 이 결과는 플라즈마 산화반응을 이용하여 $MoS_2$ 표면에 구조적 결함(defect)과 층상 식각을 유발하고 광발광 특성 제어를 위해 전자구조를 조절할 수 있다는 가능성을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.