• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권7호
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• pp.475-480
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• 2018

We investigated the tribological properties of amorphous carbon (a-C) films deposited with CrC interlayers of various thicknesses as the adhesive layer. A-C and CrC thin films were deposited using the unbalanced magnetron (UBM) sputtering method with graphite and chromium as the targets. CrC films as the interlayer were fabricated under a-C films, and various structural, surface, and tribological properties of a-C films deposited with various CrC interlayer thicknesses were investigated. With various CrC interlayer thicknesses under a-C films, the tribological properties of CrC/a-C films were improved; the increased film thickness exhibited a maximum high hardness of over 27.5 GPa, high elastic modulus of over 242 GPa, critical load of 31 N, residual stress of 1.85 GPa, and a smooth surface below 0.09 nm at the condition of 30-nm CrC thickness.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.61-62
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• 2008

Closed field unbalanced magnetron sputtering 방법을 이용하여 CrZr-Si-N 박막을 증착하였다. Si Target power의 변화에 따라 박막을 증착하여 XRD, SEM, XPS, GDOES, AFM, XPS, Nanoindentation을 이용하여 박막의 미세구조, 성분분석, 표면 조도, 경도를 측정하였다. $500^{\circ}C$에서 annealing한 후 상온에서의 박막의 경도와 비교하였고, 상온과 $500^{\circ}C$에서 마모 실험을 행한 후 마찰 계수를 측정하여 비교하였다. $Cr_{39.4}Zr_{12.3}N_{48.3}$ 박막은 $500^{\circ}C$ annealing 후 경도는 30 GPa에서 24 GPa로 감소하였고 마찰계수는 0.23에서 0.81로 약 4배 증가하였다. $500^{\circ}C$ annealing 후 $Cr_{34.6}Zr_{10.6}-Si_{6.4}-N_{48.4}$ 박막의 경도는 30 GPa로 상온에서의 경도 32 GPa과 비슷하였고 $500^{\circ}C$와 상온에서 수행된 마모시험 결과는 $500^{\circ}C$에서 마찰계수 0.43으로 상온 마모시험 결과와 거의 비슷한 결과를 보였다. 상온의 경우 Si 함량에 따른 기계적 특성 및 마모특성의 변화는 거의 없었다. 그러나 $500^{\circ}C$ annealing 후 CrZi-Si-N 박막의 기계적 특성 및 마모특성은 Si 함량에 따라 큰 차이를 나타내었다. 이러한 결과들을 통해 Si 첨가가 CrZrN 박막의 고온 안정성 향상에 기여함을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제13권4호
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• pp.150-156
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• 2004

Si(100) 기판 위에 RF UBM 스퍼터링 (Unbalanced Magnetron Sputtering) 방법을 이용하여 BN 박막을 증착하였다. 이온 충돌 에너지에 영향을 주는 증착 압력과 기판 바이어스 전압을 변화시켜, 증착된 BN박막의 미세구조와 압축응력의 변화를 살펴보았다. 높은 증착 압력에서는 hBN laminate의 정렬도가 기판 바이어스 전압이 증가함에 따라 선형적으로 증가한 반면, 낮은 증착 압력에서는 낮은 기판 바이어스 전압에서 hBN laminate의 정렬도가 높게 나타났다. hBN 박막의 응력 변화와 표면 형상은 hBN laminate의 정렬도와 밀접한 관계가 있는 것으로 관찰되었는데, 이의 적절한 조절에 의해 압축응력의 증가 없이도 hBN 박막 위에 cBN 상의 핵 형성이 일어날 수 있었다.

• 전기학회논문지
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• 제61권10호
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• pp.1561-1564
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• 2012

In this work, we have fabricated the nanocrystalline carbon films by using unbalanced magnetron sputtering method with graphite and Ti targets for contact strip application of electrical railway. The power density of graphite target was fixed and the power density was increased for the increase of Ti concentration in TiC films. We investigated the hardness, surface roughness, contact angle, resistivity, HRTEM and XPS of TiC films with Ti concentration. The hardness and resistivity were improved with increasing Ti concentration. These results indicate that the improvement of hardness and resistivity is related to the increase of sp2 clusters in TiC films.

• 한국표면공학회지
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• 제38권6호
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• pp.207-211
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• 2005

In this work a multi-layered nanostructured TiAIN/CrN superlattice coatings was synthesized using closed-field unbalanced magnetron sputtering method and the relationships between their superlattice period (1), micro-structure, hardness and elastic modulus were investigated. In addition, wear test at $500^{\circ}C$ and oxidation resistance test at $900^{\circ}C$ were performed to investigate high temperature properties of these thin films. The coatings were characterized in terms of microstructure and mechanical properties by transmission electron microscopy (TEM) and nano-indentation test. Results from TEM analysis showed that superlattice periods was inversely proportional to the jig rotation speed. The maximum hardness and elastic modulus of 37 GPa and 375 GPa were observed at superalttice period of 6.1 nm and 4.4 nm, respectively. An higher value of microhardness from TiAIN/CrN thin films than either TiAIN (30 GPa) or CrN (26 GPa) was noted while the elastic modulus was approximately an average of TiAIN and CrN films. These enhancement effects in superlattice films could be attributed to the resistance to dislocation glide across interface between the CrN and TiAIN layers. Much improved plastic deformation resistance ($H^3/E^2$) of 0.36 from TiAIN/CrN coatings was observed, compared with 0.15 and 0.16 from TiAIN and CrN, respectively. Also the wear resistance at $500^{\circ}C$ was largely increased than those of single TiAIN and CrN coatings and TiAIN/CrN coatings showed much reduced weight gain after exposure at $900^{\circ}C$ for 20 hours.

• 한국진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.333-338
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• 2011

본 연구에서는 전자석 코일 마그네트론 소스를 가지는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 보호 코팅 소재로 사용되어지는 비정질 탄소박막을 제작하였다. 내부 전자석 코일의 전류를 고정하고 외부 전자석 코일의 전류를 다양하게 변화시켜 탄소 박막을 제작하였고, 제작되어진 박막들의 경도, 마찰계수, 접착력, 표면 거칠기 등의 트라이볼로지 특성들을 측정하였고, 라만과 HRTEM을 이용하여 구조적 특성을 평가하였으며, 이들 상호간에 관계를 규명하였다. 결과로서, 제작되어진 탄소박막의 경도, 마찰계수, 접착 특성은 외부 전자석 코일 전류가 증가함에 따라 향상되었으며, 이러한 결과는 박막내에 결합력이 강한 $sp^2$ 결합과 클러스터의 형성과 관련된다. 전자석 코일 전류의 증가는 전자와 이온 밀도의 증가시키고, 기판에서 이온의 충돌의 증가와 기판온도 향상을 야기한다. 이러한 현상의 박막내에 증가되어진 $sp^2$ 결합과 클러스터들의 형성은 탄소박막의 트라이볼로지 특성 향상에 기여하였다.

• 한국안광학회지
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• 제14권1호
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• pp.63-68
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• 2009

목적: Magnetron의 세기를 비대칭으로 한 unbalanced magnetron sputtering 장치를 설계 제작하고, 이 장치를 사용하여 sus304시편 위에 TiN을 코팅할 때 산소영향을 연구하고자 한다. 방법: 코팅막의 두께를 알기 위해 실리콘 웨이퍼 위의 코팅막을 SEM으로 단면을 관찰하였고, TiN 코팅박막표면의 성분을 분석하기 위하여 XPS를 사용하였으며, 표면안쪽의 성분을 관찰하기 위해 depth profile을 하였다. 결과: XPS depth profile 데이터로부터 티타늄과 질소 뿐만 아니라 산소가 일정한 양으로 존재하며, 산소의 양은 약 65 at.%의 큰 양이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 두께에 따른 색상변화는 세 개의 피크가 모여서 형성이 된 Ti $ 2p_{3/2}$ 피크의 모양이 두께에 따라 약간 다르다는 것을 알 수 있었다. 결론: 코팅 중에 산소가 섞여 순수한 TiN보다는 $ TiO_2$, TiN, $ TiO_{x}N_{y}$ 세가지 조합에 의해 색이 결정되는 것을 알 수 있었다.

• 한국안광학회지
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• 제14권1호
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• pp.57-62
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• 2009

목적: Magnetron의 세기를 비대칭으로 한 unbalanced magnetron sputtering 장치를 설계 제작하고 sus304시편 위에 TiN박막을 증착하여 색상과 경도에 관한 연구를 하고자 한다. 방법: 증착된 박막표면의 화학조성을 양적으로 분석하기 위하여 XPS high resolution scan과 curve fitting을 수행하였으며, 박막 표면의 경도를 측정하기 위해 nano indentation 장비를 이용하였다. 결과: 박막 두께가 두꺼워지면 박막의 색상은 처음에는 연한 금색, 시간이 지남에 따라 어두운 금색, 연보라, 남색으로 바뀌었다. 두께에 따른 박막의 색상변화는 박막에$TiO_{x}N_{y}$, $TiO_2$, TiN과 같은 세가지 화합물의 조성변화에 기인함을 알 수 있었으며,$ TiO_{x}N_{y}$의 조성변화가 두께에 따른 색상변화에 가장 큰 영향을 미치는 것을 여겨졌다. 결론: TiN박막의 비커스 경도가 TiN의 일반적인 경도보다 수치가 작은 것은 박막이 TiN, $TiO_2$,$TiO_{x}N_{y}$ 세가지 물질 섞여 있기 때문이라고 여겨지며, 두께에 따른 박막의 경도가 점점 커지다가 줄어드는 것은 두께에 따른 TiN 양과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제54권6호
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• pp.511-517
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• 2017

With different working pressures and substrate biases, Cr-Al-N coatings were deposited by hybrid physical vapor deposition (PVD) method, consisting of unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP) processes. Cr and Al targets were used for the arc ion plating and the sputtering process, respectively. Phase analysis, and composition, binding energy, and microstructural analyses were performed using X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and field emission scanning electron microscopy (FESEM), respectively. Surface droplet size of Cr-Al-N coatings was found to decrease with increasing substrate bias. A decrease of the deposition rate of Cr-Al-N films was expected due to the increase of substrate bias. The coatings were grown with textured CrN phase and (111), (200), and (220) planes. X-ray diffraction data show that all Cr-Al-N coatings shifted to lower diffraction angles due to the addition of Al. The XPS results were used to determine the $Cr_2N$, CrN, and (Cr,Al)N binding energies. The compositions of the Cr-Al-N films were measured by XPS to be Cr 23.2~36.9 at%, Al 30.1~40.3 at%, and N 31.3~38.6 at%.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2002년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.46-46
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• 2002

It is well known that thin film growth and surface morphology can be substantially modified by ion-bombardment during the deposition. This is particularly important in case of thin-film deposition at low temperatures where the film growth occurs under highly nonequilibrium conditions. An attractive way to promote crystalline growth and surface morphology is deposition of additional energy in to the surface of the growing film by bombardment with hyperthermal particles. We were deposited crystalline Ti and TiN thin films on Si substrate by magnetron sputtering method with grid. Its thin films were highly smoothed and dense as increasing grid bias. In order explore the benefits of a bombardment of the growing film with high energetic particles. Ti and TiN films were deposited on Si substrates by an unbalanced magnetron sputter source with attached grid assembly for energetic ion extraction. Also, we have studied the variation of the plasma states by Langmuir probe and Optical Emission Spectroscopy (OES). The epitaxial orientation. microstructual characteristics. electrical and surface properties of the films were analyzed by XRD. SEM. Four point probe and AFM.