• Title, Summary, Keyword: 박막 밀도

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마그네트론 스퍼터로 코팅된 알루미늄 박막의 미세구조 분석

  • Yang, Ji-Hun;Park, Hye-Seon;Jeong, Jae-Hun;Song, Min-A;Jeong, Jae-In
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.159-159
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    • 2012
  • 알루미늄 박막을 코팅하기 위해서 비대칭 마그네트론 스퍼터 소스를 이용하였으며 빗각 증착과 외부 자기장에 의한 플라즈마 밀도 제어가 알루미늄 박막의 미세구조에 미치는 영향을 확인하였다. 빗각 증착은 타겟과 기판이 서로 평행하지 않고 빗각을 이루도록 기판을 기울여 코팅하는 방법으로 박막의 미세구조를 제어할 수 있다. 마그네트론 스퍼터 소스 외부에 원형의 전자석을 위치시키고 직류의 전류를 인가하여 타겟 표면에서 발생하는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있도록 하였다. 알루미늄을 물리기상증착으로 코팅하면 일반적으로 주상정 구조를 갖는다. 알루미늄 박막이 주상정 구조로 이루어지면 박막의 표면 거칠기가 증가하고 밀도가 감소하는 현상을 보인다. 알루미늄을 빗각 증착으로 코팅하면 주상정 형성이 억제되어 박막의 밀도가 높아지고 표면 거칠기는 감소하는 현상을 보였다. 알루미늄의 빗각 증착 시 전자석에 인가하는 전류의 세기와 방향을 제어하여 타겟 표면의 플라즈마 밀도를 증가시키면 알루미늄 박막의 밀도가 빗각 증착만 적용했을 때보다 증가하고 비정질과 같은 박막 구조를 보이는 현상을 관찰할 수 있었다. 전자석에 인가하는 전류의 방향을 기판 표면의 플라즈마 밀도가 증가하도록 바꾸면 알루미늄 주상정의 크기가 증가하고 기공의 크기도 증가하는 현상을 관찰하였다. 마그네트론 스퍼터 공정 시 자기장과 빗각 증착을 적절하게 이용하여 밀도가 높고 표면 거칠기가 낮은 알루미늄 박막을 코팅할 수 있었으며, 이러한 알루미늄 박막은 기능성 향상을 위한 표면처리 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.

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Hillock Behavior on Aluminum Thin Films Deposited on Polymide Film (Polymide 박막상에 증착된 알루미늄 박막의 Hillock거동)

  • Gang, Yeong-Seok
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.8 no.9
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    • pp.802-806
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    • 1998
  • polyimide를 입힌 SiO2 wafer상에 증착된 알루미늄 박막의 두께 및 소둔 여부에 따른 hillock의 거동을 atomic force microscopy (AFM)을 이용하여 분석하였다. 증착된 상태의 박막에서 성장 hillock이 관찰되었으며 박막 두께가 증가할수록 hillock의 크기는 증가한 반면 밀도는 감소하였다. 소둔 후 hillock의 평균 크기는 증가하였으나 밀도는 감소하였다. 이러한 hillock 밀도의 감소는 견고한 wafer상에 직접 증착된 알루미늄 박막에서와 다르다. 이는 유연한 polymide 박막에 의한 응력 완화로 응력유기 입계확산이 이루어지지 않아 hillock 이 추가로 형성되지 않은 상태에서 큰 hillock이 성장하면서 작은 hillock을 흡수하기 때문으로 판단된다.

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음극 아크 증착으로 형성된 AlTiN 코팅막의 특성 평가

  • Kim, Seong-Hwan;Yang, Ji-Hun;Song, Min-A;Jeong, Jae-Hun;Jeong, Jae-In
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.298.2-298.2
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    • 2016
  • 가공이 까다로운 소재를 가공하기 위한 공구에 적용하기 위해서 Al의 함량이 높은 AlTiN 소재가 개발되어 적용되고 있으며, 이 소재는 공구의 수명향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 음극 아크 증착 시 거대입자가 박막에 증착되어 결함을 만들기 때문에 그 밀도를 낮추기 위해서 음극 아크 증착을 이용하여 공정 변화에 따른 AlTiN 박막의 표면형상을 관찰하고 특성을 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제작한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. Al-25 at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 시편은 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 기판 전압과 공정압력이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 이를 통하여 거대입자밀도를 낮추는 기초공정을 도출하였다. AlTiN 박막 제작 시 빗각을 적용한 결과 $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. 본 연구를 통해 음극 아크 증착을 이용하여 거대입자의 밀도가 낮은 박막을 제작할 수 있는 공정을 도출하였고, 빗각증착을 적용하면 경도가 향상되는 결과를 확인하였다. 이를 통해 절삭공구 등과 같이 고경도의 코팅물성 유지를 위한 코팅분야에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

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Nonhomogeneity of the Electrical Properties with Deposition Position in an ITO Thin Film Deposited under a Given R.F. Magnetron Sputtering Condition (동일 증착 조건의 스퍼터링에 의해서 제작된 Indium Tin 산화물 박막의 증착위치에 따른 전기적 특성의 불균질성)

  • 유동주;최시경
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • v.38 no.11
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    • pp.973-979
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    • 2001
  • Tin-doped indium oxide (ITO) thin films were deposited using r.f. magnetron reactive sputtering and the electrical properties, such as the resistivity, carrier concentration and mobility, were investigated as a function of the sample position under a given magnetron sputtering condition. The nonhomogeneity of the electrical properties with the sample position was observed under a given magnetron sputtering condition. The resistivity of ITO thin film on the substrate which corresponded to the center of the target had a minimum value, 2∼4$\times$10$\^$-4/$\Omega$$.$cm, and it increased symmetrically when the substrate deviated from the center. The density measurement result also showed that ITO thin film deposited at the center has a maximum density of 7.0g/cm$^3$, which was a relative density of about 97%, and the density decreased symmetrically as the substrate deviated from the center. The nonhomogeneity of electrical properties with the deposition position could be explained with the incidence angle of the source beam alpha, which is related with an atomic self-shadowing effect. It was confirmed experimentally that the density in film affect both the carrier mobility and the conductivity. In the case where the density of ITO thin film is 7.0g/cm$^3$, the magnitude of the mean free path was identical with that of the grain size(the diameter of column). However, in the other cases, the mean free path was smaller than the grain size. These results showed that the scattering of the free electrons at the grain boundary is the major factor for the electrical conduction in ITO thin films having a high density, and there exists other scattering sources such as vacancies, holes, or pores in ITO thin films having a low density.ing a low density.

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마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착한 Sn doped IZO 박막의 열전 특성

  • Byeon, Ja-Yeong;Song, Pung-Geun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.253-253
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    • 2016
  • 최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

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Effects of Current Density and Solution Temperature on Electrodeposited Cu Thin Film in Cu Pyrophosphate Bath (Cu pyrophosphate bath에서 전기도금된 Cu 박막에 미치는 전류밀도 및 도금온도의 영향)

  • Sim, Cheol-Yong;Sin, Dong-Yul;Gu, Bon-Geup;Park, Deok-Yong
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.136-136
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    • 2012
  • Cu 박막이 pyrophosphate baths로부터 전기도금공정에 의해 제조되었으며, 전류밀도 및 도금온도가 Cu 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 전류 밀도 및 도금온도 모두 전류효율, 잔류응력, 표면형상, 미세조직에 상당한 영향을 미쳤음을 알 수 있었다.

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증착 공정 따른 AlTiN 박막의 형상 및 특성변화

  • Kim, Seong-Hwan;Yang, Ji-Hun;Jeong, Jae-Hun;Byeon, In-Seop;Jeong, Jae-In
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.99-99
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    • 2016
  • 최근 공구산업은 산업 발전으로 공구의 사용 환경이 가혹화 되고, 첨단산업용 특수합금들이 발달하면서 이를 가공할 수 있는 새로운 절삭공구소재들이 개발되어지고 있다. 또한 고성능 절삭공구는 공구소재보다 코팅개발이 상대적으로 더욱 효과적이기 때문에 코팅 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 최근 일본에서는 새로운 코팅층 물질 개발보다는 기존의 코팅물질을 조합하거나 개량하여 성능을 향상시키는 추세이며, 이는 현재 공구산업의 효율적인 개발방향을 제시하고 있다. 기존의 빗각 증착은 기판의 각도를 변경하여 증기가 기판에 비스듬하게 입사하도록 조절하여 코팅하는 기술로 박막의 조직을 다양하게 제어하는 것이 가능하며, 구조 제어를 통한 완전화 박막을 이용한 one-batch 다기능 구현을 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 가공이 까다로운 소재를 가공하기 위한 공구에 적용하기 위해서 Al의 함량이 높은 AlTiN 소재가 개발되어 적용되고 있으며, 이 소재는 공구의 수명향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 음극아크 증착 시 거대입자가 박막에 증착되어 결함을 만들기 때문에 그 밀도를 낮추기 위해서 음극 아크 증착을 이용하여 공정 변화에 따른 AlTiN 박막의 표면형상을 관찰하고 특성을 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제작한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. 고 함량의 AlTi합금 타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 시편은 스테인리스강판(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 기판 전압과 공정압력이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 이를 통하여 거대입자밀도를 낮추는 기초공정을 도출하였다. AlTiN 박막 제작 시 빗각을 적용한 결과 $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 상대적으로 가장 높은 경도 값을 보였다. 본 연구를 통해 음극 아크 증착을 이용하여 거대입자의 밀도가 낮은 박막을 제작할 수 있는 공정을 도출하였고, 빗각증착을 적용하면 경도가 향상되는 결과를 확인하였다.

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건식 식각에 의한 고밀도의 정렬된 다이아몬드 바늘 제작

  • 백은송;백영준;전동렬
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.57-57
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    • 1999
  • 공기 플라즈마로 다이아몬드 박막을 식각하여 한 방향으로 정렬된 고밀도의 다이아몬드 바늘을 만들었다. 다이아몬드 기판에 적당한 양의 몰리브데늄 박막을 입힌 후 수백 볼트의 음 전압을 걸고 RF 또는 직류 플라즈마로 식각하였다. 바늘의 모양과 밀도는 기판 온도, 압력, 바이어스 전압, 전력, 몰리브데늄 양 등의 식각조건에 따라 결정되었다. 기판 온도가 높으면 바늘이 굵어졌다. 몰리브데늄 박막은 식각마스크로 작용하였는데 때때로 몰리브데늄으로 만들어진 기판 장착대가 스퍼트링되어 저절로 몰리브데늄 박막이 입혀져서 바늘이 만들어지기도 하여 바늘 밀도, 형상을 정밀하게 조절하기 위해서는 적당한 양의 몰리브데뉴 박막을 미리 입히는 것이 좋다. 조건이 잘 맞으면 굵기가 0.1$\mu\textrm{m}$, 바늘 사이 간격이 0.1$\mu\textrm{m}$, 높이는 3$\mu\textrm{m}$ 이상인 다이아몬드 바늘 격자가 만들 수 있었다. 이러한 바늘은 다결정 다이아몬드 박막 뿐만 아니라 고온고압 다이아몬드, 자연 다이아몬드 등으로부터도 만들 수 있었다. 다이아몬드 바늘은 전계 전자 방출 소자, 복합 재료를 위한 다이아몬드 섬유, 방열판, 다공질 다이아몬드 등으로 사용할 수 있다.

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Optimum Growth Condition of Phase Change GeSbTe Thin Films as an Optical Recording Medium using in situ Ellipsometry (In situ 타원법을 사용한 광기록매체용 GeSbTe 박막의 최적성장조건 연구)

  • 이학철;김상열
    • Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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    • pp.78-79
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    • 2003
  • 타원법(ellipsometry)을 사용하여 광기록 매체용 Ge$_2$Sb$_2$Te/sub 5/(GST) 박막의 성장과정에 따른 타원상수 Ψ와 $\Delta$를 측정하여, GST 박막의 최적성장조건을 연구하였다. 아르곤기체압력과 DC 출력 그리고 기판의 온도를 변화시키면서 GST 박막을 성장시켰다. 제작된 시료들의 분광타원 데이터를 모델링분석하여 GST 박막의 밀도분포를 구하고 한편으로는 GST 박막이 성장하는 동안 측정한 in situ 타원 성장곡선을 분석하여 박막의 밀도분포의 변화를 추적하였다. (중략)

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Inversion of SAW Dispersion Data to Determine the Elastic Constants of a Thin film (표면파속도와 역산법에 의한 박막탄성계수 산출)

  • 김진오
    • Journal of the KSME
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    • v.34 no.7
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    • pp.510-516
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    • 1994
  • 탄성파의 속도는 파동 전파 매질의 밀도와 탄선계수에 달려 있으므로, 박막이 입혀진 기판에서 전파하는 표면파에 대해서 기판과 박막의 밀도와 탄성계수 및 박막의 두께 등을 알면 전파 속 도를 계산할 수 있다. 박막의 탄성계수를 모르는 경우에는 표면파 속도를 측정하여 역으로 탄 성계수를 산출할 수 있다. 이러한 역산과정에는 일반적인 비선형 방정식의 curve-fitting에 이용될 수 있는 simplex법이 효율적으로 활용된다. 이 글에서는 표면파 속도를 측정하고 그 데이터로 부터 역산하여 박막의 탄성계수를 구하는 원리와 과정을 설명한다.

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