• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.580-586
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• 2016

Cr-Si-Al-N coating with different Si content were deposited by hybrid physical vapor deposition (PVD) method consisting of unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP). The deposition temperature was $300^{\circ}C$, and the gas ratio of $Ar/N_2$ were 9:1. The CrSi alloy and aluminum targets used for arc ion plating and sputtering process, respectively. Si content of the CrSi alloy targets were varied with 1 at%, 5 at%, and 10 at%. The phase analysis, composition and microstructural analysis performed using x-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) including energy dispersive spectroscopy (EDS), respectively. All of the coatings grown with textured CrN phase (200) plane. The thickness of the Cr-Si-Al-N films were measured about $2{\mu}m$. The friction coefficient and removal rate of films were measured by a ball-on-disk test under 20N load. The friction coefficient of all samples were 0.6 ~ 0.8. Among all of the samples, the removal rate of CrSiAlN (10 at% Si) film shows the lowest values, $4.827{\times}10^{-12}mm^3/Nm$. As increasing of Si contents of the CrSiAlN coatings, the hardness and elastic modulus of CrSiAlN coatings were increased. The morphology and composition of wear track of the films was examined by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy, respectively. The surface energy of the films were obtained by measuring of contact angle of water drop. Among all of the samples, the CrSiAlN (10 at% Si) films shows the highest value of the surface energy, 41 N/m.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.125-125
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• 2012

물리증착(physical vapor deposition; PVD)은 진공 또는 특정 가스 분위기에서 고상의 물질을 기화시켜 기판에 피막을 형성하는 방법으로 증발과 스퍼터링 그리고 이온플레이팅 등이 있다. PVD 방법으로 박막을 제작하면 대부분의 박막은 주상정 구조로 성장하게 된다. 이러한 주상정의 조직을 제어하는 방법으로 빗각 증착(oblique angle deposition; OAD) 기술이 있다. OAD는 타겟(증발원)에 대해서 기판을 평행하게 배치하는 일반적인 코팅방법과는 달리 기판의 수직성분과 타겟의 수직성분이 이루는 각도가 0도 이상이 되도록 조절하여 기판을 기울인 상태로 코팅하는 방법을 말한다. OAD 방법을 이용하면 기판으로 입사하는 증기가 초기에 생성된 핵(seed)에 의해 shadowing이 발생하면서 증기가 수직으로 입사하는 normal 증착과는 다른 형상의 성장 조직이 만들어지게 된다. 본 논문에서는 OAD 방법을 이용하여 Al과 TiN 박막을 제조하고 그 특성을 비교하였다. Al 박막은 UBM (Un-Balanced Magnetron) 스퍼터링 소스를 이용하여 빗각을 각각 0, 30, 45, 60 및 90도의 각도에서 강판 및 실리콘 웨이퍼 상에 시편을 제조하되 단층 및 다층으로 시편을 제조하고 치밀도와 함께 조도와 반사율을 비교하고 염수분무시험을 이용하여 내식성을 평가하였다. TiN 박막은 Cathodic Arc 방식을 이용하되 Al 박막과 동일한 방법으로 코팅을 하고 내식성 및 경도 등의 특성을 비교하였다. TiN 박막은 경사각이 커지면서 경도가 낮아졌으나 바이어스 전압을 이용하여 다층으로 제조함에 의해 경도는 유지하면서 modulus를 낮출 수 있어서 박막의 신뢰성을 나타내는 H3/E2 값은 증가함을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제44권6호
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• pp.269-276
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• 2011

Phase evolution and tribological behavior of Cr-Mo-N multi compositional films with different interlayer were investigated. The films were deposited by hybrid PVD (Physical Vapor Deposition) system consisted of dc unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP) sources. A pure molybdenum (Mo) was used as sputtering target and also a pure Cr was used as AIP target to form the Cr-Mo-N films. Various growth planes were found, no textured surface, in all of the multi composition films. Maximum value of microhardness was measured in Cr-Mo-N film with Mo interlayer as 29 GPa. Composition film was mainly showed the aspect of the adhesive wear than CrN film. The friction coefficient was decreased from 0.6 for pure CrN coating to 0.35 for Cr-Mo-N film with Mo interlayer. This result may come from the formation of metal oxide tribo-layer which is known as solid lubricant during the wear test.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.123-123
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• 2011

알루미늄은 경량 금속으로 부식 저항력이 높아 철을 부식으로부터 보호하기 위한 표면처리 소재로 사용되고 있다. 철의 부식을 방지하기 위해서 알루미늄을 코팅하는 경우, 코팅 방법은 용융도금법이 주로 사용되고 있으며, 알루미늄을 빛의 반사막으로 활용하는 경우 진공 중에서 물리기상증착(physical vapor deposition; PVD)법을 사용하기도 한다. 알루미늄 박막을 물리기상 증착으로 코팅하면 박막성장 초기에 핵(nucleus)을 형성하고, 형성된 핵을 중심으로 주상정(column)으로 박막이 성장하는 것이 일반적이다. 알루미늄 박막의 주상정과 주상정 사이에 공극(pore)이 존재하기 때문에 알루미늄 박막을 부식방지 막으로 이용하기 위해서는 두께를 증가시켜야 한다. 본 연구에서는 스퍼터링(unbalanced magnetron sputtering)을 이용하여 치밀한 조직을 갖는 알루미늄 박막을 코팅할 수 있는 공정변수를 도출하고, 치밀한 알루미늄 조직이 철의 부식에 미치는 영향을 평가하였다. 기판은 냉연강판(cold rolled steel sheet)이 사용되었으며, 알루미늄 타겟의 크기는 직경 4 inch이었다. 알루미늄 박막의 미세조직과 밀도에 영향을 주는 공정변수를 확인하기 위해서 스퍼터링 파워, 공정 압력, 외부 자기장 세기 등의 조건을 변화시켜 코팅을 실시하였다. 알루미늄 박막의 밀도 변화에 가장 큰 영향을 준 공정변수는 외부 자기장의 세기와 방향이었다. 알루미늄 박막이 약 3 ${\mu}m$의 두께로 코팅된 냉연강판을 염수분무시험(salt spray test, 5% NaCl)으로 부식특성을 평가한 결과, 시험을 시작한 후 120시간 후에도 적청이 발생하지 않았다. 이러한 결과는 기존의 동일한 두께를 갖는 알루미늄이 코팅된 강판의 내부식 특성의 2배의 성능을 보여준다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.748-752
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• 2004

The Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) thin films are deposited to fabricate suppored layer on silicon substrate with a closed field unbalanced magnetron(CFUBM) sputtering system. This study focuses on the characteristic of Diamond like carbon (DLC) films and Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) films for membrane structure. The deposition rate and the surface roughness of DLC fims decrease with DC bias voltage. hardness is 26 GPa at -200 V. Interface of DLC/Si and Pt/DLC layers was excellent.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.112-112
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• 2012

현재 표면처리 산업에서 흔히 사용되는 아연 습식 도금의 환경 오염문제, Zn의 고갈 문제 등의 해결책으로 건식코팅 공정의 적용, 대체 코팅물질의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 일환으로 본 연구에서는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 Zn-Mg 합금 타겟의 Mg 함량을 0wt.%에서 10wt.%로 변화하며 Zn-Mg 합금 박막을 합성하였고, 박막의 특성을 분석하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제40권5호
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• pp.209-213
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• 2007

Change of the plasma volume by pulse frequency in a bipolar pulsed DC unbalanced magnetron sputtering was investigated. As increasing the frequency at off duty 10% and at a constant power, the plasma volume was lengthened in vertical direction from the AZO target. When there is an electrically floated substrate, the vertical length of the plasma area was not affected by the pulse frequency. Instead, the diameter of the plasma volume was increased. We found that the temperature rise of a substrate was affected by the pulse frequency, too. As increasing it, the maximum temperature rise of a glass substrate was decreased from $132^{\circ}C\;to\;108^{\circ}C$.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.167-170
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• 2011

Quaternary TiZrAlN nanocomposite thin films with a composition of 20.7Ti-22.2Zr-2.7Al-54.4N (at.%) were deposited by the closed-field unbalanced magnetron sputtering (CFUBMS) method and oxidized in air at temperatures between 500 and $700^{\circ}C$. The oxides formed were $TiO_2$, $ZrO_2$, and $Al_2O_3$. The films had inferior oxidation resistance because the amounts of $ZrO_2$ and $TiO_2$ were large while the amount of $Al_2O_3$ was small. The oxidation progressed primarily by the inward diffusion of oxygen and the outward diffusion of nitrogen.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.47-47
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• 2008

Cr and AlSi (Si=20 and 66 at.%) target들을 이용하여 Closed-field unbalanced magnetron sputtering (CFUBMS)으로 증착된 주기($\Lambda$)가 2.3 nm에서 8.0nm인 CrN/AlSiN multilayer coatings의 crystal structure, 화학적 조성, 및 기계적 특성을 glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES), X-ray diffractometry (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and nano-indenter 등의 분석장비를 이용하여 분석하였다. 고온안정성을 시험하기 위하여 $800^{\circ}C$와 $1000^{\circ}C$ 공기중 에서 30분 열처리하였다. CrN/AlSiN multilayer coatings의 고온안정성은 Si조성이 증가함에 따라 향상되었다. Si이 18.2 at.%함유된 coating이 가장 우수한 고온안정성을 갖고 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.161-163
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• 2007

본 연구에서는 CFUBMS (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputtering) 방법을 사용하여 TiN 박막을 합성하는 과정에서 TiN 박막의 색상을 결정하는 공정변수(질소량, Substrate Bias, Target power, 합성 온도)의 영향에 관하여 연구하였다. 합성된 박막은 UV-vis spectrophotometer, AFM, XRD를 통하여 특성을 분석하였다. 공정변수 가운데 Target power의 변화와 합성온도의 변화는 합성된 박막의 색 변화에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 반면에 질소량의 변화와 Substrate bias 변화에 따라서는 색의 변화가 크게 나타났으며, 박막의 격자상수 차이로 인한 격자 간격에 차이가 생겨서 박막의 색이 붉은 갈색으로 변화게 됨을 확인 할 수 있었다. 한편 변수의 크기가 증가함에 따라 RMS가 증가하면서 $L{\ast}(brightness)$이 감소하게 되고 합성된 박막의 색은 노란색에서 붉은색으로 변화되는 결과를 확인할 수 있었다.