올해로 한국표면공학회가 창립 50주년을 맞는 뜻깊은 한해에 학회의 한 회원으로써 지난 30년간을 학회와 연구기관인 한국기계연구원을 오가며 몸소 익혔던 표면기술 연구생활을 연계하여 앞으로 학회 50년사 기록에 일조하교져 준비하였다. 먼저 우리학회가 걸어온 개괄적인 역사 변천사를 통하여 선배 회원님들의 궁핍속에 자발적인 합심의 노력의 성취로 오늘의 우리학회의 존립을 확인할 수 있었다. 또한 모든 산업과 연관된 학문분야로 다양한 산업계의 요구와 조화로운 발전의 모색을 추구해야 만한 표면학회의 특성과 그 한계에 대한 갈등의 모습을 담아 볼 수 있었다. 특히 습식 표면처리 산업계의 기반속에 이루어진 학회의 초석이 새로운 건식 표면처리의 파고에 이 모두를 아우르는 학회 leadership의 부단한 노력으로 오늘에 이르는 과정을 담고져 하였다. 마지막으로 이러한 작은 자료들이 점차 모아져 앞으로 우리 학회 후배회원들에게 새로운 변화의 물결의 파고에 도전과 응전의 참고자료로 삼아 학회의 발전에 기여 할 수 있길 희망하면서 지난 겪어온 경험을 학회회원들과 함께 나누고져 하였다.

계면은 하나의 성격(상(相, phase), 문화, 시대 등)이 다른 성격과 만나는 전선이라고 할 수 있다. 포괄적으로 말한다면 계면은 주어진 상황이 새로운 상황(현실)에 직면할 때 부딪히는 경험하는 경계 현상이라고 할 수 있는 것이다. 이러한 계면의 이슈는 소재들이 사용되는 환경과 불가분의 관계에 있기 때문에 재료공학의 주요 대상일 수밖에 없다. 하지만 소재의 종류가 매우 다양하고 노출되는 환경 역시 다양하기 때문에 계면 혹은 계면현상을 한마디로 설명하기는 매우 어렵다. 본 강연에서는 재료공학 연구부문에 종사하여 온 연구자가 나름대로 이해하여온 계면(계면현상 자체를 연구하는 연구자는 아니라는 의미)에 관한 지식을 실용적인 관점에서 설명하고 터득한 지식을 연구에 활용해 온 사례들에 관하여 소개하고자 한다. 계면을 움직이는 구동력, 재료연구를 통하여 관찰한 계면현상들, 계면현상의 관점에서 본 나노기술 등을 설명하고자 한다.

항공기와 엔진 부품의 내마모성과 내식성을 향상하기 위해 발달하고 있는 항공재료에 대한 공군 및 국내 항공산업분야 표면처리 적용 현황을 살펴보고 항공산업의 첨단 기술로 발돋움하고 있는 표면처리 기술의 발전을 위한 제언을 하고자 하였다.

본 발표는 atomic force microscopy (원자력현미경) 기법을 이용하여 그래핀을 포함한 다양한 나노물질의 물리적, 화학적, 역학적, 또한 전기적 특성의 상호영향 (correlation)의 이해를 목표로 한다. 원자력 현미경은 표면과 검침사이의 물리적 힘을 측정하고 이를 피드백시킴으로써 표면의 형상을 얻는 원리이며 표면의 역학적 (마찰력, 점착력), 전기수송적 특성을 동시에 측정할 수 있는 이점이 있다. 또한 원자력 현미경은 표면의 구조적인 특성과 표면에너지에 대한 정보를 나노미터 스케일에서 줄 수 있다. 나노선, 나노입자, 또한 연료전지의 모델 시스템에서 원자력현미경을 이용한 표면의 나노역학적 특성 및 점착력의 측정이 다루어질 것이며 표면공학을 통한 표면처리에 따른 마찰력과 점착력의 제어를 논의할 것이다.

무전해도금법 (electroless plating)은 Brenner와 Riddell이 1946년에 처음으로 환원제를 이용한 금속의 침적을 electroless plating이라고 명명한 뒤 전기를 이용하지 않고 금속막을 얻을 수 있는 방법으로 인지되어왔다. 초기에는 용액이 불안정하였으나 용액의 안정성을 향상시키면서 꾸준히 산업체에 쓰여왔다. 무전해도금의 응용이 처음에는 니켈에 국한되었으나 구리의 무전해도금이 PCB에 사용되면서 80년대부터 전자산업에서 많이 쓰이게 되었다. 최근에는 무전해도금을 이용한 전자산업뿐만 아니라 MEMS와 같이 전기도금을 위한 전기접촉이 어려우면서 정밀한 균일도를 요구하는 분야에도 많이 쓰이고 있다. 본 발표에서는 무전해도금법의 일반적인 원리와 이를 이용한 IT 산업에서의 응용에 대하여 알아본다.

The mechanical cues that adherent cells derive from the extracellular matrix (ECM) can effect dramatic changes in cell migration, proliferation, and differentiation. Using a thin film of Type I collagen fibrils comprised of 100 nm to 200 nm collagen fibrils overlaying a bed of smaller fibrils, changes in cellular response to systematically controlled changes in mechanical properties of collagen was investigated. Further, an experimental and modeling approaches to calculate the elastic modulus of individual collagen fibrils, and thereby the effective stiffness of the entire collagen thin film matrix, from atomic force microscopy force spectroscopy data was performed. These results demonstrate an approach to analysis of fundamental properties of thin, heterogeneous, organic films, and add further insights into the mechanical properties of collagen fibrils that are of relevance to cell response to the ECM.

자동차 및 에너지 산업의 적용을 목표로 고망간강의 기계적 성질 향상 연구가 활발히 진행된 반면 내식성 연구는 미비하다. 본 연구에서는 염수 환경 및 H2S 환경에서 4종의 고망간강의 내식성에 미치는 크롬 및 망간의 영향을 조사하였다. 비교재로 사용된 탄소강 대비 실험재의 부식 속도는 침지 실험을 통해 얻어졌다. 또한 내식성 기구 고찰을 위하여 상평형 프로그램을 통하여 녹 층을 예측하고, 침지실험으로부터 얻어진 녹 층을 XRD, SEM-EDS 및 TEM-EDS로 분석하였다. 3.5% NaCl 용액에서 크롬 및 망간이 모두 내식성을 향상시킨 반면, synthetic seawater에서는 크롬만이 내식성을 향상시켰다. 또한 이들 염수 환경과 달리 H2S 환경에서 크롬과 망간 모두 내식성을 향상시키지 못했다. 환경에 따라 강의 내식성에 미치는 합금 원소의 영향이 상이한 원인은 각각의 환경에서 형성된 녹층의 구성 물질의 차이에 의한 것으로 이에 대하여는 본문의 된 녹 층 분석 결과에서 자세히 설명되었다.

붕화질소(hexagonal Boron Nitride, h-BN)위의 그래핀은 산화규소(SiO2) 위에 전사된 그래핀에 비해서 월등한 전기적 특성을 갖는다. 따라서 전자소자의 산업적 응용을 위한 대면적화를 위하여, 그래핀을 붕화질소위에 화학증기증착(CVD) 방법을 통해 직성장시키고, 그 전기적 성질이 산화규소 및 suspended된 그래핀에 비해서 훨씬 더 이상적임을 원자 수준의 공간해상도에서 초고진공 저온 주사형 터널링 현미경(scanning tunneling microscope, STM)을 통해 입증하였다.

다이아몬드와 같은 $sp^3$ 결합을 가지며, 다이아몬드 다음으로 경도가 강한 입방정 질화붕소(cBN)는 철계금속가공에의 적합성 및 낮은 증착온도로 인하여 표면 코팅소재로의 응용이 크게 기대되어 왔다. 그러나 증착시 cBN 상의 핵생성 이전에 필연적으로 증착되는 비정질 질화붕소(aBN) 및 육방정 질화붕소(hBN) 층의 대기 하에서의 불안정성 그리고 cBN 상의 증착에 수반되는 높은 압축 잔류응력으로 인해 모재와의 밀착력이 낮아지는 문제점 등으로 인해 응용이 크게 제한되어져 왔다. 본 발표에서는 아르곤(Ar)과 질소($N_2$)를 반응가스로 이용하여 스퍼터링법으로 증착한 질화붕소에서 발생하는 높은 잔류응력의 원인과 이를 낮추기 위해 반응가스에 첨가한 수소의 효과에 대해서 상세히 고찰해 보고자 한다.

Nano-multilayered CrAlSiN films consisting of crystalline CrN nanolayers and amorphous AlSiN nanolayers were deposited by cathodic arc plasma deposition. Their oxidation characteristics were studied between 600 and $1000^{\circ}C$ for up to 70 h in air. During their oxidation, the amorphous AlSiN nanolayers crystallized. The formed oxides consisted primarily of $Cr_2O_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$, $SiO_2$. The outer $Al_2O_3$ layer formed by outward diffusion of Al ions. Simultaneously, an inner ($Al_2O_3$, $Cr_2O_3$)-mixed layer formed by the inward diffusion of oxygen ions. $SiO_2$ was present mainly in the lower part of the oxide layer due to its immobility. The CrAlSiN films displayed good oxidation resistance, owing to the formation of oxide crystallites of $Cr_2O_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$, and amorphous $SiO_2$.

중금속이 함유되지 않은 친환경 방청코팅제 개발을 위해 현재 국내 시장을 잠식하고 있는 외산 무기 아연말 피막기술의 국산화 상용기술 방안과 경쟁력 확보를 위해 다양한 연구방법을 시도하였으며, 외산 기술에 상응하는 SST 1,000시간이상의 고내식성 확보 기술을 제안하고자 한다.

Sn-Ag 전해도금시 도금욕의 Sn 이온의 농도, Ag 이온의 농도, MSA 함량 및 인가 전류밀도 등의 인자들이 솔더의 조성과 표면형상에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 본 연구를 통하여 20의 미세피치와 15의 범프 높이를 가지는 공정 Sn-Ag 솔더 범프를 형성하였다. 도금된 솔더의 조성은 XRF와 ICP 분석을 통하여 확인하였고 형상은 광학현미경과 SEM을 통해 분석하였다. 또한 void 발생 여부 확인을 위해 FIB장비 및 X-Ray inspection장비를 사용 내부 Void 형상을 분석하였다. 전해 도금시 작용하는 주요 도금인자의 변경을 통해 15ASD에서 양호한 Bump를 구현하였다.

Mn 및 Si이 함유된 고강도 용융아연도금강판을 제조시 소둔 과정에서 형성된 표면 산화물과 용융아연 도금시 표면산화물 종류에 따른 반응거동을 조사하였다.

폴리에스테르 필름상에 무전해 Cu 도금 및 무전해 Ni-P 도금층을 형성하는 방법으로 박형 전자파 차폐 필름의 제조에 대하여 연구 하였다. 무전해 도금의 전처리 방법으로 기존의 Pd 촉매를 사용하는 대신에, 증착법에 의한 Sn 피막의 형성으로 전자파 차폐 특성 및 유연성이 우수한 박형 전자파 차폐 필름의 형성이 가능하게 되었다.

Ni-P 도금 피막층에 W를 함유시켜 고내식성을 목적으로 하는 Ni-W-P 도금에 대하여 연구 하였다. 도금액 조건의 최적화 및 도금온도와 pH 등이 가 피막특성에 미치는 영향을 조사하여 피막 크랙이 발생하지 않고 내식성 및 내마모성이 우수한 무전해 Ni-W-P 도금 공정을 확립하였다.

공정용 플라즈마는 반도체 웨이퍼 가공, 평판형 디스플레이, 자동차 및 산업용 부품 코팅, 장식용 코팅에 널리 사용되고 있다. 이를 위한 장비 개발은 플라즈마에 대한 깊은 이해가 없이는 불가능하여 주로 선진 장비 회사의 모델을 참고하여 유사하게 만드는 수준에서 진행되어 왔는데 2D, 3D modeling이 가능한 전산 유체 모델은 일부 상용화 패키지 S/W까지 등장하였으나 플라즈마와 수치 해석에 대한 기본적인 지식이 없이는 사용이 매우 어렵다는 단점이 있어 국내의 일부소자회사의 장비 관련 연구팀 정도에서만 사용이 가능했다. 이를 중견 장비 업체들에 까지 확대하기 위한 작업의 일환으로 2D-ICP, 2D-CCP model의 기본적인 기능을 갖추고 기하적 크기는 파라미터 방식으로 사용자가 조절할 수 있도록 만든 framework을 개발하려는 시도에 대해서 논의 하고자 한다.

진공증착으로 제조된 박막은 주상정 조직으로 성장하여 박막 내에 기공을 포함하는 것이 일반적이다. 박막의 조직변화를 통한 특성 향상은 박막을 치밀하게 제조하거나 자연 산화막 등과 같이 원하는 형상의 조직을 형성하는 것이며 이를 위해 완전화 박막이라는 개념이 등장하였다. 본 논문에서는 완전화 박막의 제조를 위한 빗각 및 스침각 증착 기술을 소개하고 금속 및 화합물 박막의 빗각 증착 사례를 소개하고자 한다.

Magnesium alloys exhibit many attractive properties such as low density, high strength/weight ratio, high thermal conductivity, very good electromagnetic features and good recyclability. However, most commercial magnesium alloys require protective coatings because of their poor corrosion resistance. Attempts have been made to improve the corrosion resistance of the Mg alloys by surface treatments, such as chemical conversion coatings, anodizing, plating and metal coatings. Among them, chemical conversion coatings are regarded as one of the most effective and cheapest ways to prevent corrosion of Mg alloys. In this study, the effects of various $Zn^{2+}$ concentrations and pH levels on the formation of zinc phosphate conversion coatings (ZPCCs) on AZ31 magnesium alloy were investigated, and corrosion resistances of the coated samples were evaluated by immersion test and potentiodynamic polarization experiment. The corrosion resistance of the coated AZ31 samples was found to increase with increasing $Zn^{2+}$ concentration and the lowest corrosion rate was obtained for the samples coated at pH of 3.07, independent of $Zn^{2+}$ concentration. The best coatings on AZ31 were obtained at [$Zn^{2+}$] = 0.068 M and pH 3.07. At the conditions of [$Zn^{2+}$] = 0.068 M and pH 3.07, the formation and growth processes of ZPCCs on AZ31 Mg alloy are divided into four stages: formation of a dense layer, precipitation of fine crystals on the dense layer, growths of the inner and outer layers, and reorganization of outer crystalline layer.

다양한 분야에서의 차세대 응용이 기대되고 있는 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)의 직경을 합성단계에서 제어할 수 있다면, SWNTs의 전도성을 제어하는 것이 훨씬 수월하게 되어 차세대 나노전자소자의 실현을 크게 앞당길 수 있게 된다. SWNTs의 직경제어를 위한 기초연구로서, 본 연구에서는 나노사이즈 직경의 정렬된 기공을 갖는 제올라이트를 합성 템플레이트로 이용하여 SWNTs를 합성하고, 합성조건 및 제올라이트의 종류에 따른 SWNTs의 직경 변화를 규명하고자 하였다.

아연(Zn)을 대체할 수 있는 물질계 인 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)을 본 연구에서는 E-beam 증착을 이용하여 냉연강판 위에 코팅하고 열처리를 실시하여 전자현미경 및 X-선 회절분석을 이용한 코팅층의 특성 분석 및 염수분무시험을 통해 내식성을 평가하였다.

최근 개발된 수치해석 알고리즘 및 RF sheath 모델을 적용하여 반도체 식각 공정용 공간 평균 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터는 전자가열 모듈, 수송 모듈, 그리고 RF sheath 모듈로 구성된다. 유도결합 플라즈마원에 대한 전자가열모듈은 비충돌 과정인 anomalous skin effect가 포함된 Yoon의 모델을 적용하였고, 축전결합 플라즈마원에 대해서는 RF sheath 모델을 수치적으로 풀어 흡수된 파워를 결정하고 수송 모듈과 일관성을 잃지 않게 결합되었다. RF sheath 모듈에서는 Dai의 collisonless sheath 모듈을 적용하였고 RF 펄싱이 적용될 수 있도록 확장하였다. 특히, 식각 공정에 사용되는 fluorocarbon 플라즈마에 대한 데이터베이스를 개발하였고, 또한 진단 데이터와의 비교를 통해 데이터베이스를 최적화하였다.

그래핀과 탄소나노튜브와 같은 탄소나노재료는 우수한 물성으로 인하여 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 기존의 진공 공정이 아닌 상온 상압 환경에서 그래핀과 탄소나노튜브를 효율적으로 표면 처리하기 위하여 대기압 플라즈마장치를 제작하였고, 질소플라즈마를 이용하여 그래핀과 탄소나노튜브의 표면을 처리하였다. 대표적인 결과로는 소수성이었던 그래핀 및 탄소나노튜브의 표면을 친수성으로 개질하였으며, 플라즈마 처리에 의한 결함을 최소화시킬 수 있는 최적의 표면처리 조건을 도출하였다.

금속 씨드 층(seed layer)을 직경 $10{\mu}m$, 깊이 $100{\mu}m$, 고종횡비 10:1 비아에 스퍼터링하였다. 금속 씨드 층의 두께는 스퍼터링 시간, 압력, 및 타겟파워를 변화하여 조절하였다. 금속 씨드층 스퍼터링 후 전기도금에 의해 구리 충전을 시도하였다. 비아의 고종횡비가 증가하면 비아 폭이 좁아져 비아의 하부층과 하단 측면 두께는 비아 상부 측면 두께만큼 충분하지 않아 문제가 될 수 있다. 스퍼터링 조건을 최적화 함으로써 씨드층의 특성을 높이고, 비아 홀 지름의 감소 속도를 줄일 수 있었다. 종래의 스퍼터링 방식을 이용하여 비아 입구의 opening percentage를 약 64%로 하고, 하부 씨드층 두께가 46.7 nm 인 금속 씨드층을 형성할 수 있었다. 이 씨드층 상에 전기도금으로 Cu filling을 성공적으로 할 수 있었다.

본 연구는 마그네슘 합금을 가압항온항습 열처리를 시행함으로써 마그네슘 합금 표면에 Brucite 결정 피막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이와 같이 제조된 결정성 피막은 내식성 및 방열성 등이 우수하였다.

AZ31 마그네슘 합금 판재는 경량화가 요구되는 분야에 사용되는 것을 목표로 설계되어 상업화가 추진되고 있으며, 이의 적용을 위해서는 마그네슘 판재의 내 부식성을 제어하는 표면처리 공정이 필수적이다. 표면처리에서는 강판 및 알루미늄판재의 표면처리 공정에 이용되는 화성처리-전착도장 공정에 따라야 하겠지만, 산 용액에 매우 취약한 마그네슘 소재의 특성상 같은 처리 조건을 적용하기 어렵다. 산 종류에 따른 AZ31 마그네슘합금판재 표면처리효과를 알아보기 위해 여러 종류의 산 처리 후 내 부식성을 알아보고 HH(Heat and Humidity; 가압, 가습 조건에서 열처리) 공정을 접목시킨 표면처리 결과에 대하여도 관찰하였다. 그 중 불산을 이용한 표면처리는 농도별로 진행하여 산세의 농도가 표면에 주는 영향에 대하여도 알아보았다.

마그네슘 합금은 낮은 비중의 경량화 금속 소재이며, 주로 주조재의 형태로 상당한 기간 활용되어 왔으며, 최근 포스코에서 AZ31B 합금으로 판재를 생산하면서 판재상의 마그네슘 소재의 응용이 본격화되고 있다. 마그네슘 합금은 화학적 활성이 커서 내식성 확보를 위한 표면처리가 필수적이며, 내식성의 확보가 상업적 적용을 위하여 필수적이다. 기존의 마그네슘 합금의 표면처리 방법은 주로 AZ91D 다이캐스팅재에 집중되어 왔으며, 포스코에서 생산되는 AZ31B 스트립 캐스팅재등 새롭게 시장에 소개되는 소재에 대해서는 새롭게 표면처리 공정이 개발되어야 한다. 본 발표에서는 마그네슘 합금 소재를 표면처리함에 있어서 소재의 전처리 공정의 중요성에 대하여 논하고자 한다.

모재의 기계적인 특성을 향상하기 위한 표면처리 소재로 가장 많이 활용되고 있는 TiN을 빗각 증착으로 코팅하여 TiN 코팅층의 기계적 특성변화를 관찰하였다. 빗각 증착과 음극 아크 공정을 이용하여 TiN 코팅층을 제조하면 기울어진 주상구조가 형성되는 현상을 관찰하였다. TiN 코팅 공정 시 기판 홀더에 직류 전압을 인가하면 빗각 증착임에도 불구하고 주상정이 기울어지지 않고 기판에 수직하게 형성되는 현상을 확인하였다. 기울어진 주상정과 수직한 주상정을 다층으로 배열할 경우, TiN 코팅층의 기계적 특성 변화를 관찰할 수 있었다. 일반적인 공정으로 제조한 TiN과 비교하여 경도는 증가하고 탄성계수는 증가하지 않아 $H^3/E^2$의 값이 증가하는 현상을 관찰하였다.

본 연구에서는 AZ31 마그네슘 합금의 내식성을 향상시키기 위하여 플라즈마 전해산화(PEO, plasma electrolytic oxidation)법을 이용하여 $5{\sim}50{\mu}m$ 두께의 산화피막을 형성시켰으며, 염수침지법, 동전위 분극실험 및 a.c. 임피던스 측정법을 이용하여 형성된 산화피막의 특성을 평가하였다. 플라즈마 전해산화 피막은 다양한 용액에서 펄스전류를 인가하여 형성하였으며, 플라즈마 전해산화 처리된 AZ31 마그네슘 합금 시편은 증류수에서 실링 처리할 경우 0.5 M NaCl용액에 침지 시 600 시간동안 부식이 일어나지 않았다.

질화물은 고경도/저마모 등 우수한 기계적 특성을 가지고 있어 모재의 특성향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 모재가 부식에 취약한 소재의 경우, 표면처리 소재는 기계적 특성향상 뿐만 아니라 내부식 특성도 요구되는데 질화물은 부식을 방지하는 능력은 비교적 뛰어나지 않다. 본 연구에서는 TiAlN에 Mg를 첨가하여 제조된 질화물 코팅층의 내식성 변화를 관찰하였다. 이를 통해 철강 제품 표면에 질화물을 코팅하여 부식 방지할 수 있는 보호막 소재로 활용 가능한지를 확인하였다.

스마트폰 화면의 대형화와 테블릿 PC 비중 확대와 더불어 모바일용 터치스크린의 평균 면적이 확대됨에 따라 휴대폰 터치 글라스상의 ITO의 단락을 방지하기 위하여 carbon black을 이용한 스퍼터링 공법을 진행하였으며, 최적 증착 조건 도출 및 기존 인쇄 방식과 대등한 투과도 수치를 확보하였다.

This study has investigated the nanotube morphology control of Ti-30Nb-xTa alloys by applied voltages. The morphology changed from small diameter to large diameter with increasing applied voltage, whereas, changed from large diameter to small diameter with decreasing applied voltage.

The purpose of this study was to investigate $2^{nd} $nanotube formed surface observation of the Ti-25Ta-xZr alloys using ATO(anodic titanium oxide) technique. Ti-25Ta-xZr alloy was anodized in 1M $H_3PO_4$ electrolytes containing 0.8 Wt. % NaF at room temperature. After formation of nanotube was achieved out, nanotube was eliminated, and then anodization was carried out repeatedly. The microstructures, phase transformation, and morphology of nanotubular Ti-25Ta-xZr alloys and process of nanotube growth by using ATO method was examined by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The ${\alpha}$ phase and ${\beta}$ phases were affected to form the second nanotube morphology of Ti-25Ta-xZr alloys.

In this study, precipitation behaviors of hydroxyapatite on highly ordered nanotubular Ti-35Ta-xNb alloy surface were researched. Ta and Nb additions to Ti increased corrosion resistance. The surface characteristics of anodized alloy depended on the nanotube formed voltage and alloy element. The HA precipitation morphology was influenced by nanorubular structure of alloys.

A ceramic coating material with nano-sized silicon oxide on AISI 4340 steel for a thermal conductor at a high temperature was analyzed to find an optimum coating process. Average surface roughness of the coating layers prepared by dipping process was about $5.26{\mu}m$. Potassium silicate addition as a binder of the coating material tended to improve its hardness. A pencil scratch hardness testing showed that a loading more than 800 g made fragments of the coating layer.

우수한 내식성을 나타내는 Zn-Mg 합금을 강판의 표면처리에 적용하기 위하여 비대칭 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 Zn-Mg 박막을 합성하였다. Zn-Mg 박막의 미세조직은 박막 내에 Mg 함량이 증가 할수록 치밀해지며, 합성 중의 온도가 높아지면 박막은 치밀도가 낮아진다. 이렇게 변화하는 Zn-Mg 박막의 미세조직은 박막의 밀착성 및 내식성에 큰 영향을 미치며 미세조직이 치밀할수록 Zn-Mg 박막의 내식성은 증가하나 밀착성은 감소하는 경향성을 나타냈다.

복합조직강의 미세조직제어를 통한 자동차용 고강도 강판재의 개발이 주요 연구과제로 있다. 하지만 고강도화에 따라 수소에 의한 지연파괴의 문제점이 있어, 이를 규명하고 해결하기 위한 많은 연구가 함께 이루어지고 있다. 본 연구에서는 연구, 개발되고 있는 복합조직강 중 DP강과 TRIP강의 수소취성에 미치는 미세조직의 영향을 분석하고, 수소주입조건에 따른 수소취성 및 지연파괴 거동에 대하여 조사하고자 하였다. 이를 위해 음극전기분해법을 이용, 주입수소량을 달리하여 주입수소가 복합조직강의 지연파괴에 미치는 영향을 분석하였다. Hydrogen determinator를 통해 시편 내 수소량을 측정하였고, 소형펀치시험에 의한 기계적물성 변화를 조사하였다. 또한 파단부위의 넓이와 깊이를 비교측정하였고, 파단면을 SEM으로 관찰하여 수소지연파괴 거동을 평가하고자 하였다.

현재 활용되고 있는 침탄질화기술과 QT + 저온 플라즈마 침질탄화 기술로 소재의 표면특성을 향상시켜 상대적인 비교를 위해 미세조직, 경도, XRD, GDS 및 Wear Test를 실시하였다. 비교결과 확산층에서의 경도는 침탄처리한 시편이 상대적으로 높았지만, 표면경도 및 Wear Test의 경우 QT+플라즈마 침질탄화처리한 시편이 더 좋은 결과를 보였다.

우수한 기계적 강도 및 내식성을 가지고 있는 F51(Duplex Stainless Steel)에 저온 plasma Carburizing처리를 적용하여 온도 및 Ar농도에 따른 표면특성을 조사하였다. 플라즈마 처리된 시편은 표면에 탄소가 과포화된 S-phase 또는 Expanded austenite가 형성되어 미처리 시편에 비해 경도 및 내식성 모두 증가하였다.

고온에서의 내열, 내변색 특성이 우수한 용융 Al 도금강판을 제조하기 위하여 소지 강 성분을 조정하여 내변색성, 내산화성 및 밀착성 향상 측면에서 초점을 두고 관찰하였다.

그래핀과 금속 결합에서 발생하는 접촉 저항을 줄이기 위한 목적으로, 소자 제작에 사용되는 $SiO_2$ 기판의 표면을 플라즈마를 사용하여 에칭하는 최적의 조건에 대해 연구하였다. 기존에 발표된 연구 결과에 따라 $SF_6$와 $O_2$를 섞어 플라즈마 처리를 하였고, 플라즈마 방전에 사용 된 두 가스의 혼합 비율을 조절함으로써 소자 제작에 적합한 조건을 찾고자 하였다. 플라즈마 처리 전후의 $SiO_2$ 기판의 표면 측정은 AFM (Atomic Force Microscope)을 사용하였고, 단면은 SEM(Scanning Electron Microscope)을 통해 확인하였다.

We present a comprehensive study on the integration of h-BN with silicon MOSFET. Temperature dependent mobility modeling is used to discern the effects of top-gate dielectric on carrier transport and identify limiting factors of the system. The result indicates that coulomb scattering and surface roughness scattering are the dominant scattering mechanisms for silicon MOSFETs at relatively low temperature. Interposing a layer of h-BN between $SiO_2$ and Si effectively weakens coulomb scattering by separating carriers in the silicon inversion layer from the charged centers as 2-dimensional h-BN is relatively inert and is expected to be free of dangling bonds or surface charge traps owing to the strong, in-plane, ionic bonding of the planar hexagonal lattice structure, thus leading to a significant improvement in mobility relative to undecorated system. Furthermore, the atomically planar surface of h-BN also suppresses surface roughness scattering in this Si MOSFET system, resulting in a monotonously increasing mobility curve along with gate voltage, which is different from the traditional one with a extremum in a certain voltage. Alternatively, high-k dielectrics can lead to enhanced transport properties through dielectric screening. Modeling indicates that we can achieve even higher mobility by using h-BN decorated $HfO_2$ as gate dielectric in silicon MOSFETs instead of h-BN decorated $SiO_2$.

Web camera를 이용한 플라즈마 모니터링은 플라즈마 내의 넓은 범위를 실시간으로 측정할 수 있게 개발했다. 이를 통하여 Particle count의 변화를 분석하고 이에 따라 플라즈마의 상태를 변화를 알 수 있다. 이의 성능을 알아보기 위해 플라즈마 감시에 사용되고 있는 OES와 비교 분석 하였다.

레이저를 이용해 포획된 플라즈마 입자는 검은 색의 입자들로 구성된다. 본 연구에서는 RF 소스전력을 변화시키면서 입자분포의 변이를 살펴보았다. RF 소스전력의 변화에 따라 암흑입자의 수는 선형적으로 증가하였고, 이는 optical emission spectroscopy를 이용해서 측정한 데이터 와도 일치하였다. 선형적 증가는 입자 분포가 플라즈마 감시에 효과적으로 응용될 수 있음을 의미한다.

가스 터빈, 석유 화학 공장 등에 널리 사용되고 있는 합금들은 IGCC 분위기에서 심각한 부식이 야기된다. 특히 고온에서 가스터빈 재료로 사용되는 초내열 합금 등도 열악한 고온 황화분위기에서는 열악한 내부식성을 보였다. 따라서 이러한 조건에서 견딜 수 있는 재료의 개발이 필요하다. 일반적으로 알려진 내부식성 증가 방법은 내부식성 합금원소 첨가와 재료 표면에 직접 코팅을 하는 방법이 있으며, 본 연구에서는 고온의 $H_2S$ 가스 분위기에서 Pack cementation으로 Al과 Cr 확산코팅 시킨 시편을 이용하여 부식실험을 실시하여 부식 특성을 살펴보았다.

As an important p-type semiconductor metal oxide with a narrow band gap (1.2 - 2.6eV), copper oxide (Cu2O) has been studied because of its various applications as material for heterogeneous catalysts, gas sensors, optical switch, lithium-ion electrode materials, field emission devices, solar cells. The fundamental properties of oxide-semiconductor can be greatly affected by the surface morphology, size, geometry and spatial orientation.

고분자이면서 유전체인 Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene (PTFE) 튜브에 AC형 고전압을 인가하여 유전체 장벽 방전 (dielectric barrier discharge, DBD)를 유도하고, 발생된 마이크로 플라즈마에 의한 PTFE 튜브 내벽의 표면 개질에 관한 연구이다. 가스인입과 진공배기가 가능한 장치에 PTFE 튜브를 연결하고, 튜브내부를 진공상태를 유지하면서 반응가스를 이용하여 튜브 내벽을 표면개질 하였다. 반응가스를 아르곤, 수소, 아세틸렌, 산소, 질소를 반응 단계에 맞게 혼입하여 마이크로 플라즈마를 발생시켜 플라즈마에 의한 표면변화를 관찰하였다. 표면은 반응성 가스 플라즈마에 의해 물리 화학적 반응이 일어나 고분자 표면의 반응성 활성화를 통한 표면개질의 방식으로 진행되었다. 표면 개질된 튜브 내벽 표면에 대해 XPS, FT-IR, SEM, 접촉각 측정과 분석 실시함으로써 표면변화를 관찰하였다.

탄소 탄소 복합재료(C/C Composites)는 초고온 구조재료로서 모재의 성분이 탄소로 구성되어 있어 약 $500^{\circ}C$이상의 산화분위기에서는 쉽게 산화된다. 본 연구에서는 내산화성을 향상시키기 위한 방법으로서 SiC코팅층으로 내산화성코팅 층을 형성시킨 후 $1600^{\circ}C$에서 6시간동안 산화시험을 하였다.

C/C Composite는 비교적 낮은 온도에서 산화되어 고유의 특성을 쉽게 잃어버리게 된다. 본 연구에서는 Plasma Spray 코팅방법을 사용하여 다층 코팅층을 형성 시킨 후 $1600^{\circ}C$의 온도에서 열충격 저항성을 평가하였다.

플라스틱 기판 표면을 플라즈마 처리시 형성되는 수산화기에 실란화합물을 반응시키면 상온에서도 플라스틱 표면에 다양한 유기기를 도입할 수 있다. 아민기와 에폭시기가 상온에서도 강력한 화학결합을 이루는 원리를 이용하여, 유기기로써 아미노기와 에폭시기를 갖는 두 실란화합물을 선정, 두 고분자 기판에 각각 도입 후 접합시킨 결과, 저온 및 대기압 조건에서도 강력한 본딩을 이루는 것을 확인할 수 있었다.

Medium carbon steel was aluminized by hot dipping into molten Al or Al-1%Si baths. After hot-dipping in these baths, a thin Al-rich topcoat and a thick alloy layer rich in $Al_5Fe_2$ formed on the surface. A small a mount of FeAl and $Al_3Fe$ was incorporated in the alloy layer. Silicon from the Al-1%Si bath was uniformly distributed throughout the entire coating. The hot dipping increased the microhardness of the steel by about 8 times. Heating at $700-1000^{\circ}C$ however decreased the microhardness through interdiffusion between the coating and the substrate. The oxidation at $700-1000^{\circ}C$ in air formed a thin protective ${\alpha}-Al_2O_3$ layer, which provided good oxidation resistance. Silicon was oxidized to amorphous silica, exhibiting a glassy oxide surface.

골이식 부위에서 연조직의 붕괴를 막아주면서 골이식재를 위한 안정적인 공간을 확보하기 위해서 타이타늄 메쉬가 적용된다. 본 연구에서 생체 불활성의 특성을 보이는 타이타늄 차폐막에 양극산화와 석회화 순환처리에 의해서 생체활성을 부여한 결과, 골형성을 촉진하는 결과를 보여주었다.

Thin CrAlMgSiN films, whose composition were 30.6Cr-11.1Al-7.3Mg-1.2Si-49.8N (at.%), were deposited on steel substrates in a cathodic arc plasma deposition system. They consisted of alternating crystalline Cr-N and AlMgSiN nanolayers. After oxidation at $800^{\circ}C$ for 200 h in air, a thin oxide layer formed by outward diffusion of Cr, Mg, Al, Fe, and N, and inward diffusion of O ions. Silicon ions were relatively immobile at $800^{\circ}C$. After oxidation at $900^{\circ}C$ for 10 h in air, a thin $Cr_2O_3$ layer containing dissolved ions of Al, Mg, Si, and Fe formed. Silicon ions became mobile at $900^{\circ}C$. After oxidation at $900^{\circ}C$ for 50 h in air, a thin $SiO_2-rich$ layer formed underneath the thin $Cr_2O_3$ layer. The film displayed good oxidation resistance. The main factor that decreased the oxidation resistance of the film was the outward diffusion and subsequent oxidation of Fe at the sample surface, particularly along the coated sample edge.

$Ti_3AlC_2$ was corroded between 800 and $1100^{\circ}C$ in an Ar-0.2% $SO_2$ gas atmosphere according to the equation: $Ti_3AlC_2+O_2{\rightarrow}rutile-TiO_2+{\alpha}-Al_2O_3$ + (CO or $CO_2$). The scales that formed on the $Ti_3AlC_2$ were thin and rich in ${\alpha}-Al_2O_3$, whose growth rate was exceedingly slow. The $TiO_2$ was present either as the outermost surface scale or a mixture inside the ${\alpha}-Al_2O_3$-rich scale. In the $Ti_3AlC_2$, the activity and diffusivity of Ti were low, whereas those of Al were high. This was the main reason for the superior corrosion resistance of $Ti_3AlC_2$ over TiAl.

(Ni-22Cr-10Al-1Y)와 ($ZrO_2-25CeO_2-2.5Y_2O_3$)로 구성되는 금속/세라믹 복합코팅을 대기용사(ASP; air plasma spay)으로 철 기판위에 1:3, 2:2, 3:1의 무게비로 혼합하여 제조하였다. 용사된 코팅은 금속이영지역과 세라믹잉여지역으로 구별되고, 용사중에 NiCrAlY중의 Al이 선택적으로 산화되어 Al2O3가 계면에 존재하였다. 복합코팅은 $NaCl-Na_2SO_4$ 용융염에서 $800{\sim}900^{\circ}C$, 50시간 동안 부식실험을 실시하였다. 부식생성물은 NiO, $Cr_2O_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$가 생성되는데, 부식이 진행되면서 용해되었다. 용융염 부식이 진행되는 동안에 Cr, Al이 외방확산하였고, Na, Cl, S는 내부로 확산되었다. 시간 및 온도뿐만 아니라 금속의 양이 증가할수록 코팅의 내식성은 저하되었다.

증기발생기 화학세정 모사 장치를 이용하여 고농도 화학세정(EPRI/SGOG) 용액인 EDTA(20%)가 인위적으로 제작한 결합 시편에 미치는 영향 평가를 수행하였다. 평가 방법은 세정 전 후 표면 산화막 성분, ECT 분석값 비교, 증기발생기 구성 재료 부식률를 이용하였다. 화학세정 전후 부식률은 A508은 $8.023{\mu}m$, Alloy 600(HTMA)은 $0.007{\mu}m$이며 갈바닉 시편의 경우 $63.193{\mu}m$로 모두 부식 허용치 이내이다. 표면 산화막 성분 및 ECT 분석값 역시 변함이 없었다. 이와 같은 결과로 화학세정 용액인 EDTA는 결함 튜브에 미치는 영향이 없는 것으로 판단된다.

공구, 다이몰드 등에 널리 쓰이는 TiC, TiN, CrN, TiCrN, TiAlN 코팅의 산화특성을 비교하기 위하여 $600^{\circ}C-900^{\circ}C$에서 대기중 산화시험을 실시하였다. 내산화성은 (TiC, TiN), TiAlN, TiCrN, CrN 코팅의 순서로 증가하였다. 코팅원소중 Ti는 $TiO_2$로, Cr은 $Cr_2O_3$로, Al은 $Al_2O_3$로 산화되었다.

수소로 희석된 벤젠 가스를 반응 가스로 이용하여 합성된 DLC 박막의 마찰 마모 특성을 평가하기 위하여, 일반 대기 환경 및 수중 환경에서 마모 실험을 수행하였다. 일반 대기 환경에서는 박막의 기계적 특성, 마찰 계수 및 마모 거동이 거의 변화하지 않았다. 반면, 수중 환경에서는 마찰 계수가 대기 환경에서보다 안정적으로 평가되었다. 이는 DI-water가 윤활제(lubricant) 역할을 하기 때문으로 예측된다. 또, 수중 환경에서의 마모 실험 결과, 수소가 희석되지 않은 반응 가스를 이용하여 증착 된 DLC 박막의 경우, delamination wear가 상대적으로 많이 관찰되었다. 하지만, 반응 가스에 희석 된 수소량이 증가함에 따라서, 이런 delamination wear가 현저하게 억제됨을 관찰하였다.

각종 전자 제품 및 첨단 산업 장비에 TSP (Touch Screen Panel) 적용이 늘어나고 있다. TSP 표면에 기본적으로 적용되는 지문방지코팅 (Anti Fingerprint coating, AF coating)의 공정 조건 변화가 신뢰성에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 연구하였다. 본 연구에서는 전 코팅 공정에 포함되는 전처리, 중간층 공정의 유무에 따라 특성분석을 진행하였으며 이를 비교 분석하였다. 특성 분석은 최초접촉각과 내마모시험 후 접촉각을 측정하여 비교하였으며, 전처리와 중간층 공정이 모두 포함된 표준 지문방지코팅막이 내마모시험 3000 회를 거친 후에도 접촉각을 유지함으로서 가장 우수함을 알 수 있었다. 또한 TEM (Transmission Electron Microscope) 촬영을 통하여 각 층의 경계면에 결함이 발견되지 않았다. 이는 전처리 공정과 중간층 공정을 통하여 박막의 접합력과 내구성을 향상시켰다고 사료된다. 하지만 공정의 단순화와 TSP의 대형화 추세에 맞춰 새로운 방법의 지문방지코팅 공정개발이라는 과제도 남겼다.

마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착(MPCVD) 시스템을 이용하여 서로 다른 기판(Si,SiC,W,Ti) 위에 나노결정질 다이몬드 박막을 증착하였다. 공정압력, 마이크로웨이브 전력, $Ar/CH_4$,기판온도를 일정하게 놓고, 증착시간을 0.5,1,2h으로 변화시켜 박막의 성장과정을 관찰하였다. 기판 종류에 따라 성장 초기에 형성되는 입자의 시간이 달랐으며, 2h 이후에는 입자들이 서로 붙어 완전한 박막을 형성함을 관찰하였다. 같은 증착시간에서 서로 다른 기판을 비교하였을 때, W > (Si, SiC) > Ti 기판의 순이었다.

기계부품 및 자동차부품 등의 내마모나 내피로성의 향상을 위한 표면처리로서 고주파처리, 침탄처리, 질화처리 등이 사용되고 있다. 최근에는 변형을 최소화 함으로써 후가공을 생략할 수 있는 질화처리가 주목받고 있다. 질화처리종류로는 염욕질화나 가스질화법이 사용되고 있으나, 이들에 비해 환경오염 및 공해가 적고 인체에 무해한 플라즈마 연질화법이 사용되고 있다. 플라즈마 연질화 기술은 IT기기의 제품에 적용되는 표면경화의 공정개발은 미비한 실정이다. 마이크로 구동 요소 부품중의 하나인 Leadscrew는 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 IT기기의 정밀 이송 및 구동제어에 사용되는 핵심 부품으로 사용되고 있으며, 리드스크류의 소재인 SWCH1018A(냉간압조용강선)은 표면 경도가 낮고 변형이 쉽기 때문에 표면 경화를 위한 플라즈마 연질화 기술을 이용하고자 했다. 본 연구는 플라즈마 연질화 공정을 적용한 시편의 표면경도를 높혀주고 변형을 최소화 할 수 있는 공정을 확인하는 것이다. 공정변수를 변화 시키면서 얻어진 시편의 표면미세 구조를 미소경도측정, XRD, SEM분석을 통하여 확인하였으며, 이를 통해 시편 표면경도를 높여주는 공정 조건을 도출하였다.

기존 PCB의 Surface treatment 방식으로 널리 행하고 있는 ENIG 공정은 고가의 Au에 따른 원가 상승으로 인해 가격 경쟁력이 떨어지고 있는 실정이다. 이를 개선하고자, 기존의 Au 공정을 Ag 공정으로 대체하였으며, 그 결과 Ball Wettability 특성 1.8mm (0.76mm ball)과 Solder 접합강도 (19N)의 특징을 확보하였다.

Plasma 공정 부품의 경우, 기존 Anodizing 제품의 문제점을 개선하기 위해, 내마모, 내부식 특성이 우수한 NiWP를 적용하였다. 합금도금 종류에 따라 NiWP, NiWPB, NiWPS Electreolss laeyr 형성 후에 내부식 특성 거동 분석을 실시하였다. 그 결과 NiWP Electreoless layer가 높은 내부식 특성을 보였다.

최근 연구에서는 상용 통계분석 프로그램인 Minitab을 사용하여 실험 요소 설계 및 최적 공정조건을 구하는데 많이 이용하고 있다. 본 연구에서는 도금 제품의 Peeling 최적화를 위해 도금 전처리 공정인 에칭 및 화학 니켈 공정 시간을 인자로 설정하였다. 또한 2인자 2수준(2 factor 2 Level)의 직교 배열표를 구성하고 도금 제품의 밀착성을 만족하는 범위 내에서 설계변수에 의한 반응표면법(Response surface analysis)을 사용하여 최적 조건을 설정하였다. 실험 결과, 에칭 및 화학니켈 공정 시간의 주효과도에서 에칭 공정시간이 낮을수록, 화학니켈 공정시간이 높을수록 Peeling 값이 향상된다는 결과를 얻었다. 그리고 최적 조건을 도출하기 위한 방법으로 반응표면 설계법 중의 중심합성법을 사용하여 에칭(10min 15sec)및, 화학니켈(10min 15sec)의 최적 공정 시간을 도출하였다.

본 연구는 R/F-PCB(Rigid/Flexible Printed circuit Board)의 Cu Pattern에 최종 표면처리 방법으로 사용되는 ENIG(Electroless Ni/Immersion Gold) 공정을 대체하여 ECIG(Electroless Co/Immersion Gold)공정을 적용하고자 하는 것으로 무전해 니켈 도금의 장점인 고경도, 내마모성, 납땜성, 내식성을 가지면서 니켈 도금의 취약점인 연성을 개선한 도금액을 개발하고자 하였다. 개발된 도금액을 이용하여 Cu Pattern에 도금할 경우 일반 무전해 니켈 도금에서 나타나는 불량 원인 중 하나인 Space 부분에 도금이 되는 현상이 현저히 감소하였으며, 연성 또한 향상됨을 관찰할 수 있었다.

본 연구는 비전도성 소재 상에 무전해 동도금(Electroless Copper)시 수행되는 씨앗층이나 촉매공정 없이 직접 구리 석출물을 얻는 방법 중 하나에 관한 연구이다. 실리콘 웨이퍼상에 확산방지를 위한 Ta 금속확산방지(Metal barrier)막층 형성 후 무전해 동도금에 침지 후 최소한의 전류를 인가한 결과 균일한 구리피막을 얻을 수 있었으며, 표면 및 단면 조직 분석결과 이를 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 ripple 구조의 ZnO 박막을 역 구조 태양전지 내에서의 전자 수집층 으로 사용하였으며, $P3HT/IC_{60}BA$와 PEDOT을 각각 active layer와 정공 수집층 으로 사용하였다. zinc acetate의 농도 조절을 통해 다양한 두께와 roughness를 갖는 ripple 구조의 ZnO를 합성할 수 있었으며, hot plate위에서의 온도 조절을 통해 저온에서의 ZnO ripple를 합성할 수 있었다. 다른 농도를 사용해 합성한 ZnO ripple들 보다 0.6M의 zinc acetate를 사용하였을 때 가장 높은 power conversion efficiency (PCE) 와 external quantum efficiency (EQE)를 보여주었다. AFM과 SEM 분석을 통해 0.6M의 zinc acetate조건에서는 표면적이 가장 넓으면서도 다른 농도를 사용 하였을 때에 비해 상대적으로 ripple의 깊이가 더 깊은 표면을 갖는 ZnO가 생성됨을 알 수 있었다. 이는 상대적으로 넓은 surface area를 갖는 ZnO ripple과 active layer 계면사이에서 보다 용이한 charge transfer가 이루어 질수 있기 때문이다.

본 연구에서는 반도체 검사 장비인 프로브 카드의 핵심 부품인 프로브 니들의 팁 부분의 내마모성을 향상시키기 위하여 무전해 Ni-B-W 합금 도금 실험을 실시하였다. 무전해 Ni-B-W 합금 도금 실험에서 여러 가지 제어인자 중 도금욕의 pH와 온도 그리고 환원제의 농도 등을 변수로 하였다. 도금욕 pH와 온도에 따른 전착속도 및 물성 변화를 관찰하였으며, 환원제 농도 변화에 의한 open circuit potential의 변화를 측정하였다.

본 연구는 ZnO-TFT 소자에 Hf의 첨가에 따른 소자 특성 및 게이트 바이어스 스트레스에 대한 특성에 대해 분석을 하였다. Hf-Zn-O 박막은 Hf의 조성이 증가함에 따라 작아지는 grain size로 인해 TFT 소자의 전계효과 이동도와 게이트 바이어스 스트레스에서의 문턱전압의 변화가 더 커지는 것을 확인하였다. 한편, Hf이 14at% 함유된 HZO-TFT에서는 이동도는 현저히 저하되었지만, 게이트 바이어스 스트레스에서의 문턱전압의 변화가 현저히 개선되는 것을 확인하였는데, 이는 Hf의 조성이 증가함에 따라 비정질화 되어 grain boundaries에 의한 trap의 영향이 줄어든 결과를 확인하였다. 또한, 전계효과 이동도와 소자의 안정성을 확보하기 위해, poly-ZnO와 amorphous-HZO로 구성된 다중층 채널 구조를 이용한 TFT소자에서는 전계효과 이동도과 소자의 안정성이 개선된 결과를 보였다. 이는 채널과 게이트 산화물의 interface charge trap의 감소와 back-channel effect가 감소한 결과임을 확인하였다.

3차원 실장을 위한 TSV의 제조 공정 중에 발생할 수 있는 Cu의 돌출 거동에 대해 연구하였다. Cu의 돌출은 반도체를 제조할 때 고온(>$350^{\circ}C$) 공정인 BEOL (back end of line) 중에 발생하는 현상이다. Cu의 돌출은 Si과 Cu의 열팽창계수 차이에 의해 발생하는 현상으로 고온 공정 뿐만아니라 열충격 시험과 같은 열피로에 의해서 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 $-65^{\circ}C$에서 15분과 $150^{\circ}C$에서 15분을 1 사이클로 설정하여 0, 250, 500, 1000 사이클의 열충격 시험을 수행하였다. 열충격 시험 후 각 사이클에서의 Cu 돌출 거동과 Cu의 표면 거칠기 변화에 대해 연구하였다.

본 연구에서는 3차원 실장을 위한 TSV 충전 기술 중 Cu 전해도금에 대해 연구하였다. TSV에 Cu를 전해도금함에 있어서 도금액의 유기첨가제 유무에 따른 충전거동과 표면 도금 상태를 관찰하였다. 연구 결과 가속제, 억제제, 평활제로 구성 된 유기첨가제가 모두 첨가된 경우 도금 속가 가장 빨랐으며, 표면도 가장 고르게 형성된 것을 알 수 있었다.

금도금이 오래전부터 장식용으로서 다양한 미술품에 이용되고 있는 것은 잘 알려져 있지만 공업용으로서도 도전성과 내변색성이 뛰어나기 때문에 커넥터, 반도체 등 전자부품의 접점용 도금으로서 폭넓게 이용되고 있다. 스마트폰, 노트북컴퓨터에 대표되는 최근의 전자기기는 고성능이면서 소형이 요구되며 전자부품도 소형화, 고밀도화가 진행되고 있다.

저가 공정으로 진행되는 전기 방사 기법을 이용하여 태양전지용 구리 섬유를 제작하였다. 전기 방사 용액은 PVP, 에탄올, 염화 구리의 혼합액을 사용하였고, 금속염의 농도와 인가전압 변화에 따라 다양한 직경의 섬유가 제작되었다. 또한, 무질서 하게 방사되는 섬유의 배열 제어를 위해 컬렉터 형상을 변화하였다. 컬렉터에 형성된 고분자-구리 복합섬유를 채취한 후 열처리와 환원 처리를 통하여 구리 섬유를 얻었다. 환원된 금속 섬유는 scanning electron scope(SEM)을 통해 형상을 관찰하였으며, 4단자법으로 섬유의 전기적 특성에 관하여 알아보았다.

본 연구에서는 탄산칼슘을 대면적의 막으로 형성하고, 그 결정구조를 제어하기 위해 제작된 합성용액 중 염(NaCl)의 첨가에 의한 Ca이온의 농도변화가 탄산칼슘 결정구조 변화에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 제작된 탄산칼슘 막은 SEM, EDS 및 XRD를 통해서 분석되었으며, 시간 별 탄산칼슘 막의 제작 및 분석을 통해서 결정구조 변화의 메커니즘을 규명하고자 하였다.

본 연구에서는 스퍼터링(sputtering)에 의해 Mg 함량을 달리하여 제작한 Al-Mg 합금막의 열처리 유 무별 부식 및 방식 거동을 확인하고자 내식성 평가 및 분석을 실시하였다. 내식성 평가는 염수분무시험을 통해 이루어졌으며, 염수분무시험 후 생성된 부식생성물은 SEM, EDS, XRD 평가 기법을 이용하여 초기 중기 후기 단계로 나누어서 분석을 실시하였다. 이상의 결과를 통해서 부식 진행 단계 별로 내식성에 미치는 부식생성물의 영향을 확인할 수 있었으며, Mg 함량에 따른 열처리 유 무 별 Al-Mg 합금막의 방식 메커니즘을 규명할 수 있었다.

본 연구에서는 선박, 자동차 및 가전 제품용 표면처리 강재 및 아연도금 소재를 대상으로 외관도장의 특성향상 방안에 대하여 검토하였다. 특히, 도장의 밀착성과 내충격성 향상을 위하여 제품의 소재특성으로부터 물리적 화학적 전처리와 인산염 피막처리 및 최종도장에 이르기까지 각 공정이 도장 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 각 공정조건에 따라 처리한 도장특성 평가 결과에 의하면, 인산염 피막의 균일-미세한 분포가 도장의 밀착성과 내충격성 향상에 주요한 영향을 미친 것으로 확인되었다.

Al-Mg films were prepared onto steel sheet according to deposition condition by eco-friendly electron beam vacuum evaporation method. The influence of Al-Mg films on corrosion resistance was evaluated by salt spray test and electrochemical method etc.. From the experimented results, it was found that the Al-Mg films which showed good corrosion resistance tend to have fine structure with homogenious composition distribution. In addition, it was shown that the property of coating films can be improve by controlling thickness ratio and uniform distribution of intermetallic compounds in Al-Mg films.

In this work, we investigated the characteristics and the effects of light on the negative gate bias stress stability (NBS) in high mobility polycrystalline IGO TFTs. IGO TFT showed a high drain current on/off ratio of ${\sim}10^9$, a field-effect mobility of $114cm^2/Vs$, a threshold voltage of -4V, and a subthresholdslpe(SS) of 0.28V/decade from log($I_{DS}$) vs $V_{GS}$. IGO TFTs showed large negative $V_{TH}$ shift(17V) at light power of $5mW/cm^2$ with negative gate bias stress of -10V for 10000seconds, at a fixed drain voltage ($V_{DS}$) of 0.5V.

본 연구는 사용후핵연료 수송 저장 용기인 저합금강(SA350 LF3)에 일정의 감마선을 조사하고 감마선 조사 전후 물성 및 내식 특성 변화와 표면처리에 의한 내식성 개선 효과에 관하여 연구하였다. 상온 항복강도 및 인장강도의 기계적 물성은 감마선 조사 여부에 따라 물성의 차이는 보이지 않았지만, 저온충격 특성은 감마선 조사를 하지 않은 충격 흡수에너지에 비교하여 조사후 시험편의 충격 흡수 에너지가 감소되었다. 양분극 곡선에 측정에 의해 관찰된 저합금강의 내식성은 감마선 조사된 시험편에서 감마선을 조사하지 않은 시험편 보다 낮은 부식전위를 나타내었다.

차세대 고품질 대면적 평판 디스플레이의 투명전극으로서 ITO 박막은 제조 공정에 따라 낮은 비저항뿐만 아니라 좋은 에칭특성 및 기계적 특성을 갖는 비정질 ITO 박막을 필요로 한다. 따라서 불순물 X를 도입하여 초기 박막 핵생성 밀도 및 핵성장을 제어하여 비정질 ITO:X 박막을 제작하고, 전기적, 미세구조적 및 에칭특성 등 물성 변화를 관찰하였다.

넓은 비표면적과 높은 전기전도성을 갖는 표면에 관능기가 도입된 RGO(reduced graphite oxide)를 modified Hummers method 와 thermal exfoliation 을 통해하여 합성하였으며 합성된 RGO를 PtSn alloy 촉매의 담지체로 도입하여 impregnation method를 통해 PtSn/RGO 시리즈 촉매를 합성하였다. XRD, SEM, TEM, XPS 분석을 통해 촉매의 특성을 분석하였고 methanol electrooxidation 활성을 확인하였다.

본 실험에서는 CIGS 흡수층을 스퍼터링 방식과 급속열처리 장비를 이용한 2-step 방식을 이용하여 형성시켰다. 전구체는 DC 스퍼터링 방법으로 $Cu_{0.75}Ga_{0.25}/In$의 다층 전구체를 구성 후, 독성이 없는 셀레늄 팰릿을 graphite 상자에 넣어 급속열처리 장비로 온도를 $475{\sim}680^{\circ}C$로 온도를 조절하면서 셀렌화 하였다. 이렇게 구성된 CIGS 흡수층의 특성을 scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray differection (XRD)를 통해서 측정을 하였다.

본 연구에서는 백금 나노입자의 크기, 형상, 분포도에 따른 전기 화학적 효율을 평가하기 위해 계면활성제 농도를 달리하여 백금 나노입자를 합성하였다. 계면활성제로는 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)이 사용되었으며, 0.5 mM의 $H_2PtCl_6$의 백금 염을 환원시키기 위하여 유체 플라즈마 공정을 이용하였다. 공정 시간은 UV-vis 스펙트럼 결과를 토대로, 262 nm의 파장대에서 관찰된 LMCT(ligand-to-metal charge transfer) peak이 사라지는 시간을 기준으로 하여 공정을 진행하였다. 합성된 나노입자는 순환 전류-전압곡선(CV), TEM이미지와 XRD 분석을 이용하여 전기화학적 특성, 입자의 평균 크기 및 형상 변화를 비교 분석 하였다. 그 결과 CTAB을 넣지 않은 백금나노입자의 경우, CTAB을 넣고 제조한 백금 나노입자와는 달리 구의 형태로 뭉쳐있음을 관찰하였고, 이러한 백금 나노입자의 구조는 보다 높은 전기화학적 활성 특성을 가짐을 보였다.

Single-crystal InGaZnO (IGZO) thin films were spontaneously formed as periodic layered structure along the c-axis by thermal treatment at high temperature. when the IGZO superlattice were synthesized by sol-gel method, the effects of preferred growth orientations and the flatness of ZnO buffer layer were investigated. $InGaO_3(ZnO)_2$ superlattice were favorably formed on ZnO buffer layer with single preferred orientation. Futhermore, it showed relatively high Seebeck coefficient and power factor.

전기수력학을 이용한 프린팅 기술은 마이크로 나노 크기의 프린팅에 효과적으로 응용되고 있으며, 전도성 입자의 인쇄를 통한 미세 전기 배선의 형성에도 사용되고 있다. 본 연구에서는 금속 고체 입자를 사용하지 않고, 금속 이온 기반의 용액을 제조하여 마이크로 크기의 패턴을 형성하였다.

브랜치 구조의 나노섬유는 기존의 1-d 나노 구조보다 표면적이 넓으며 이로 인해 가스 센서 특성 향상에 응용 할 수 있다. $SnO_2$ stem nanowire구조에 ZnO branch를 성장시킴으로서 효과적인 가스 센싱을 위한 나노 브랜치 구조의 합성을 하였다.

유체 플라즈마 공정은 금속 나노입자를 제조하는데 있어서 혁신적이고 친환경적인 공정 방법의 하나이다. 본 연구에서는 유체 플라즈마 공정을 통해 젤라틴 기지재 내에 은 나노입자를 합성하였고, 합성 된 용액은 동결건조를 통해 3D scaffold 형태의 생체복합체로 제조하였다. 이렇게 제조된 생체복합체의 물리적 특성 및 생물학적 특성 평가를 통해 생체복합체의 효율성과 항균 효과가 뛰어남을 확인하였다.

유체 플라즈마 공정(SPP)은 고에너지를 가지는 플라즈마를 유체 내에 발생시키는 공정으로서 나노유체 및 촉매 물질 제조 등 여러 가지 응용분야에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 SPP를 이용하여 구리 나노입자를 합성하였고 방전시간과 전원공급장치의 변화에 따른 구리 나노입자의 특성과 구리 나노유체의 열전도도을 분석하였다.

그래핀은 2차원 물질으로서 전기적, 열적으로 독특한 성질로 인해 주목받고 있으며, 전 세계적으로 많은 연구가 진행 되었다. 그러나 그래핀은 밴드갭이 없을 뿐 아니라 2차원물질로서 표면에 화학적 도핑하는 기술이 정립되지 않아 인해 전기적 소자에 적용하기 어려운 문제가 있었다. 본 연구에서는 질소 유도 결합 플라즈마를 이용하여 대면적의 그래핀을 n형 도핑시키는 연구를 진행하였다. 또한 CVD-그래핀에서의 도핑 메커니즘을 규명하기 위해, AFM, Raman, XPS 에 의한 화학적 분석을 시도하였다. 뿐만 아니라 메탄($CH_4$) 플라즈마를 이용하여 CVD-그래핀의 결함을 탄소로 채워서 결함밀도를 감소시키는 연구도 수행하였다.

We present a novel etching technique for 2-dimentional (2-D) hexagonal boron nitride (h-BN) by using capacitively coupled plasma (CCP) of oxygen combined with a post-treatment by de-ionized (DI) water. Oxygen CCP etching process for h-BN has been systematically studied. It is found that a passivation layer was generated to obstruct further etching while it can be easily and radically removed by DI water. An essential cleaning effect also has been observed in the etching process, organic residues are successfully removed and the surface roughness has much decreased. Considering h-BN is the most important 2-D dielectric material and its potential application for graphene to silicon-based electronic devices, such an etching method can be widely used to control the 2-D h-BN thickness and improve the surface quality.

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판 개발되어 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 배기 가스 배출, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 낮은 가스 투과성, 낮은 무게, 쉬운 가공, 낮은 제조비용이다. Thin film Cr 장비로 저항가열 furnace, sputter 등이 사용된다. 연료전지 분리판의 고전도도, 내부식성 보호막의 고속 증착을 위한 새로운 증착원으로 스퍼터 - 승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 금속 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 유도 결합 플라즈마를 이용하여 승화증착 시스템을 사용하여 OES(SQ-2000)와 QMS (CPM-300)를 사용하여 $N_2$ flow에 따른 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 시스템을 사용하여도 균일한 공정을 하는 것을 확인 하였다.

디스플레이용 ICP 장비에서 Ar 플라즈마를 사용하여 플라즈마 시뮬레이션을 진행하였다. 안테나 코일의 회전수에 따른 플라즈마 변수들을 비교하였다. 1-turn과 4-turn의 플라즈마 밀도, 온도, 전위차의 공간분포들을 비교한 결과 4-turn이 균일도 측면에서 유리함을 확인 할 수 있었다.

현재 자동차 강판 시장에서는 승객들의 안전 확보와 연비 향상을 위하여 자동차 강판의 경량화 및 고장력화가 급속히 진행되고 있다. 더불어 소비자는 더욱 아름답고 멋있는 외관을 추구하면서 정교한 디자인이 가능할 수 있도록 높은 성형성을 갖는 강판에 대한 요구도 또한 증대되고 있다. 따라서 강도와 성형성을 동시에 확보할 수 있는 DP형, TRIP형 등의 다양한 컨셉을 갖는 변태강화형 고장력강에 대한 개발 요구가 점점 심화되고 있으나 이들 고장력강의 상 제어를 위하여 첨가된 Si, Mn등의 성분들이 표면에 안정한 산화물을 형성하기 때문에 이러한 고장력강은 표면 품질이 열위한 것으로 보고 되고 있다. 따라서 기존 연구에서는 열처리중 표면으로 확산되어 올라오는 Si, Mn 산화물의 저감을 위하여 분위기 중 산소농도나 노점등을 조절하거나, 산화전처리, 선도금처리 등을 통하여 Si, Mn 의 표면 선택산화를 제어하여 도금 결함을 최소화하려는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 이러한 연구들은 대부분 강판 표면에서의 산화/환원의 반응에 대한 분위기 요인을 제어하는 연구들이며 실제 Si, Mn등의 산화성 원소들이 어떠한 조건에서 어떠한 경로들을 통해서 이동하여 표면으로 올라오는지에 대한 연구는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 산화성 원소들의 표면 확산 거동에 대한 고찰을 위하여 다양한 열처리 온도 조건을 통한 표면 도금성 경향, 합급화 경향 및 표면 분석결과를 바탕으로 확산 거동에 대한 경향을 밝히고자 하였다.

Al-Ni nano-foil은 상온에서 외부 방전 및 촉발에 따라 급속한 자기 발열 반응이 일어나는 특성을 보이며, 외부 촉발을 통해 상온에서 온도를 높일 수 없는 접합이나 마이크로 수준의 미세 접합이 가능한 접합재료로서 현재 상당한 기대가치를 갖고 있는 재료이다. 코팅기술로서 sputtering법을 이용하여 Al-Ni 다층막의 nano-foil를 제조하여 Al-Ni 혼합 비율 및 Bi-layer 수에 따른 self-propagating reaction에 대해 조사하였다.

CrZrN 3원계 박막은 상온에서 매우 우수한 기계적 특성을 나타내지만, $500^{\circ}C$ 이상의 고온에서는 Zr의 산화로 인하여 기계적 특성이 저하되게 된다. 따라서 본 연구에서는 CrZrN 박막의 고온 특성을 개선하기 위해서 내산화성이 향상에 영향을 미치는 표면 산화물을 만들기 위해 산소 원소를 첨가하여 CrZrON 4원계 oxynitride 박막을 segment target을 이용해 합성하였고, 박막의 미세구조를 분석하였다.

DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 열처리 온도 변화에 따른 금속 박막의 물성 변화 및 특성 분석을 위해 유리기판 위에 박막의 두께 10 nm로 증착하여 열처리 공정을 진행하였다. 상온에서 Ag 박막의 비저항은 평균 $6.9{\times}10^{-6}{\Omega}.cm$로 Cu 박막의 $4.9{\times}10^{-5}{\Omega}.cm$보다 낮은 전기 전도성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 Ag 박막은 열처리 온도의 증가와 관계없이 전기전도성에 대한 큰 차이가 없으나 Cu 박막의 경우 열처리 온도 $150^{\circ}C$에서 $2.5{\times}10^{-4}{\Omega}.cm$로 비저항의 변화를 가졌다. 광학적 특성으로 Ag 박막은 58%에서 42%로 감소하는 반면 Cu 박막은 50%에서 75%이상의 광 투과도를 가지는 것을 확인 하였다.

고 해상도를 요구하는 차세대 디스플레이에서 ITO 박막은 매우 얇은 두께에서 높은 투과율과 고 전도성을 동시에 가져야 한다. 특히, 매우 얇은 박막의 경우 비정질 기판의 영향을 크게 받아 박막 초기 핵생성 및 성장에 대하여 영향을 크게 받는다. 따라서 이러한 초기 박막 핵 생성 및 성장을 제어하기 위해 불순물 Ce 함량에 따른 ITO 초박막의 전기적, 미세구조적 특성 변화를 확인하였다.

Surface resistance of electro-deposited copper with its thickness, current density and surface roughness was determined by using a 4-point probe analyzer. The copper was prepared electrochemically on 316 stainless steel substrate in copper sulfate solution at the condition of $1A/dm^2$, 298 K, and 6.5 cm-electrode distance. The surface resistance of the copper sheet in the range of $0.93-0.97{\Omega}$ increased with the copper thickness in the range of $21-70{\mu}m$. The surface resistance in the range of $0.963-1.009{\Omega}$ also increased with current density in the range of $0.5-2A/dm^2$. The increased surface resistances corresponded to 11% for thickness and 25% for current density, respectively.

Ceramic glaze has been developed by numerous experiences and knowhow of potters for a long time. It has offered curiosity and beauty to many people with a variety of colors. This study first verifies the color difference according to clays and glazing used for the coloration experiment based on generation process and chemical reaction of cobalt sulfate, and determines the effect of a dilution ratio with water on changes in coloration concentration. The cobalt-aluminate spinel and the cobalt-silicate olivine are the strongest of the ceramic pigment, producing a very pure, navy blue color.

저온 공정을 통한 저가형의 태양전지를 만들기 위해 ALD 공정 법으로 Zinc oxide의 전도성을 조절하여 전기 증착법을 통해 성장시킨 Cuprous oxide와 p-n heterojunction을 구성하고 태양전지를 제작하였을 때 최적의 효율을 확인하였다. 전도성이 낮아질수록 전착법과의 p-n junction에서의 Jsc값이 증가하여 100도의 Zinc oxide의 경우 0.13%의 태양전지 효율을 보였다.

본 연구는 전착법으로 형성된 $Cu_2O$ 박막의 광특성 변화를 고찰한 것이다. 0.3M $CuSO_4$과 4M Lactic acid에 4M NaOH로 전해액의 pH를 조절하여 $Cu_2O$ 박막의 결정성 및 극성을 조절하였다. $Cu_2O$ 박막의 결정성 및 극성에 따른 광특성을 고찰한 결과, 극성인 (111)면에서 광특성이 우수함을 확인하였다. 하지만, 측정시간의 증가에 따라 표면에 Cu 금속이 형성되어 광전류가 감소함을 확인 할 수 있었다. rGO는 페르미전위가 $Cu_2O$ 환원 전위보다 위쪽에 위치한다. 따라서 $Cu_2O$ 박막위에 rGO를 형성시켜 Cu 발생반응을 제한하고 광전류를 증가시키고자한다.

본 연구에서는 금 합금 도금층의 접촉저항에 미치는 첨가 합금원소의 영향을 조사하였다. 또한 표면실장을 위한 솔더링 공정에서 도금층에 가해지는 열이력이 접촉저항 값에 미치는 영향을 조사하기 위해서, $260^{\circ}C$에서 thermal aging을 실시한 후, 접촉저항을 측정하였다. 합금원소의 종류에 따라서 thermal aging후의 접촉저항 값이 변하는 요인을 조사하기 위해서 XPS를 이용하여 표면분석을 실시하였다.

Cu2O 는 산화물 반도체중 자연적으로 p-type 특성을 가지고 있으며 n-type 의 ZnO 와의 p-n 접합을 형성하고 자외선 센서로서의 특성을 보여주었다. 나노구조물의 자외선 센서의 제작과 졸-겔법으로 p-type Cu2O를 형성하고 열처리과정을 통하여 안정한 Cu2O 박막제작이 가능하다는 것을 보여주었다.

반도체 배선용 무전해 구리 도금에서 pH조정제가 구리피막과 Ta 확산방지막 사이의 접합력에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. TMAH로 pH가 조절된 경우 NaOH 사용시에 비하여 높은 접합력을 나타내었다. 면간거리 및 밀도 측정결과 TMAH를 사용한 경우 구리피막이 보다 치밀한 구조임을 확인할 수 있었다. TMAH 사용시의 높은 접합력은 NaOH을 사용 한 경우에 비하여 무전해 구리피막이 보다 낮은 내부응력을 갖기 때문으로 판단되었다. pH조정제에 따른 내부응력의 변화를 결정구조의 관점에서 자세히 고찰하였다.

알루미늄 표면에 산/알칼리 에칭법을 이용하여 복합구조를 형성시키고 소수성 물질을 코팅한 후 접촉각과 구름각을 측정하여 초발수 특성을 확인하였다. 표면의 복합구조는 전자현미경을 이용하여 정밀하게 관찰되었고 표면의 구조 및 잔류물에 따른 초발수 특성의 변화를 관찰하였다. 이는 향후 다양한 기능성 코팅 소재 분야에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

전기분무 증착법(electrospray deposition)으로 형성된 실리카($SiO_2$) 코팅층의 경우 단순한 입자들의 응집체이므로 초소수성의 높은 접촉각을 보이지만 약한 접합력으로 인하여 실제 응용에 제한이 있다. 본 연구에서는 고온 열처리를 통한 실리카 입자간의 네킹(necking)현상을 이용하여 실리카 코팅층의 네킹을 유도하여 접합력이 향상된 실리카 코팅층을 얻고자 하였으며, 이 코팅층의 초소수 특성을 평가하였다. 적절한 온도 범위에서의 열처리는 표면 거칠기와 접합력 측면에서 모두 좋은 특성을 보였고, 최종적으로는 불소화 처리를 하여 접합력이 향상된 실리카 초소수성 코팅층을 형성할 수 있었다.

여러 화합물 반도체 중 $Sb_2Te_3$, $Bi_2Te_3$, 그리고 $Bi_2Se_3$과 같은 $A_2B_3$형 화합물은 열전소자에 적용가능성이 좋아서 광범위하게 연구되고 있다. $A_2B_3$형 화합물 중 특히 $Bi_2Te_3$는 단독 또는 다른 원소와 합금하여 태양전지, 열전소자, 그리고 상-변환 소자 등으로 이용된다. $Bi_2Te_3$ 박막을 형성하는 여러 방법 중에 전기화학적인 전착법은 박막의 조성 및 두께 제어가 용이하고 비용적 측면이나 형성속도 측면에서도 타 방법에 비하여 유리하기 때문에 주목을 많이 받고 있다. 하지만 전기화학적인 전착법에 의해 얻어진 박막은 점 결함, 높은 내부에너지와 결정성이 낮다는 단점이 있다. 본 연구에서는 도금층의 결정성 향상을 위하여 계면 활성제인 CTAB를 첨가하여 $Bi_2Te_3$ 박막을 형성하였다. $Bi_2Te_3$ 박막에 미치는 계면 활성제의 영향을 알아보기 위하여 결정성 및 전기, 열전 특성을 분석하였다. 또한, 도금된 박막을 다양한 온도에서 열처리 하여 열처리가 $Bi_2Te_3$ 박막의 전기 및 열전 특성에 미치는 영향을 알아보았다.

최근 차량 경량화와 승객의 안전성을 위하여 고성형/고강도강의 수요가 급격히 증가하고, 이를 위한 강종 개발로 고강도 및 고버링성 소재가 개발되고 있으며, 또한 차량의 자동차의 사용환경이 점차 가혹해지고 장수명화 됨에 따라 자동차 강판에서 방청방식의 중요성이 크게 대두되고 있어, 이를 충족시키기 위한 합금화융융아연도금 열연강판(HGA)의 사용이 증대되고 있다. 따라서 본 연구는 고강도/고버링성의 합금화용융도금열연강판 개발을 목적으로 하였으며, 합금 성분 및 PGL의 열처리 조건에 따른 기계적 물성 을 평가하였으며, SEM,OM등을 통한 미세조직 관찰 및 홀확장성 평가를 실시 하였다.

하이브리드 표면처리는 다른 표면처리법을 동시 또는 연속적으로 행하여 단일표면처리에 비해 더욱 우수한 특성을 부여시키기 위한 표면처리법이다. 본 연구는 붕소와 질소 원소를 이용한 하이브리드 표면처리를 오스테나이트계 스테인리스강인 STS 316L 소재에 적용하여 변화된 특성을 평가하였다. 본 실험에 사용된 하이브리드 표면처리법으로는 붕소분말을 이용한 보로나이징처리와 활성스크린을 이용한 이온질화처리법을 적용하였다. 하이브리드 표면처리된 STS 316L시편은 FE-SEM을 이용하여 표면형상 및 단면조직을 관찰하였으며 GDS와 XRD를 이용하여 깊이에 따른 원소 및 상분석을 실시하였다. 또한 마이크로비커스 경도계와 마모시험기를 이용하여 경도와 마모특성을 측정하였고, 염수분무시험을 통하여 해수환경에서 부식거동을 평가하였다.

본 연구에서는 치과용 주조합금의 개발을 위하여 Ni-Cr 및 Ni-Cr-Ti합금을 소결체를 제조하고 그 표면특성을 조사하였다. 결정조직은 Ti가 참가되면 결정립이 미세화되는 경향을 나타내었으며 Ti가 첨가되면 결정구조가 다르게 나타났다. Ti함량이 증가할수록 경도 값은 증가하였으며 Ti가 10wt% 첨가되었을 때 가장 높은 값을 보였다. 또한 압분체 < 소결체 < 벌크상태로 증가하는 경향을 보였다. 부식실험 결과 내식성은 Ti 함량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며 벌크상태의 시편이 가장 좋은 내식성을 보였다.

In order to investigate nanotube morphology change of Ti-6Al-4V alloys by heat treatments, the Ti-6Al-4V alloys were used in this study. In non-treated Ti-6Al-4V alloy case, nanotubes only exhibited at ${\alpha}$ phase region with dissolved V-oxide area of ${\beta}$ phase. However, in Ti-6Al-4V alloy at $800^{\circ}C$ WQ case, nanotubes exhibited at both ${\alpha}$ and ${\beta}$ phase region. Electrochemical corrosion studies showed that the nanotubular alloy at $800^{\circ}C$WQ possesses slightly higher corrosion resistance than non-treated nanotubular alloy.

본 연구에서는 폴리이미드 기판 위에 무전해 및 전해 구리도금을 수행한 후 전류인가 조건에 따른 접합력의 변화에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 인가 전류량 및 시간을 변화시키면서 접합력의 변화를 조사하였으며, 이에 대한 해석을 위하여 표면 거칠기, 표면조직 등을 관찰하였다.

아연-마그네슘 합금은 기존의 아연에 비해 우수한 내식성을 지녀, 차세대 강판으로 주목받고 있다. 특히 아연에 1~8wt.%의 마그네슘을 첨가하였을 때 마그네슘 함량에 따른 내식성은 점차 증가하는 것으로 알려져 있다. 하지만 아연-마그네슘 합금이 기존의 아연을 대체하기 위해서는 내식성 뿐만 아니라 기계적 특성 또한 요구되기 때문에 본 연구에서는 마그네슘 함량에 따른 아연-마그네슘 합금을 제조하고 미세조직 관찰 및 기계적 특성 평가를 실시하였다.

CIGS 단일 타켓을 DC 및 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 파워별로 Mo/SLG위에 증착하여 미세구조 및 화학조성 평가를 실시하였다. 파워가 증가함에 따라 이온의 운동에너지 증가에 따라서 결정성이 향상되었음을 확인할 수 있었다. DC 마그네트론 스퍼터링의 경우 40W에서 가장 결정성이 좋았으며, RF 마그네트론 스퍼터링은 80W에서 높은 결정성을 확인할 수 있었다. 이는 DC power 40W와 RF power 80W에서 박막의 조성이 화학양론을 만족하고 grain의 성장이 잘되었기 때문에 높은 결정성을 나타났다고 생각된다. 그리고 최적의 80W에서 기판온도를 100~400도까지 변화하여 증착해본 결과 300도에서 증착 시 가장 높은 결정성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 400도 이상 온도 증가 시 2차 핵생성 밀도 증가로 인해 결정성이 저하된다고 생각된다.

본 연구에서는 단일 타겟을 이용하여 CIGS 박막 제조 공정과정 중 셀렌화 공정을 제외하였다. 박막은 다양한 기판온도에서 증착하였으며 구조 및 전기적 특성과 화학적 조성비를 조사하였다. XRD 측정 결과 모든 박막에서 (112)면의 우선방향 성장이 관찰되었으며, $300^{\circ}C$이상의 기판온도에서 (220)/(204), (312)/(116)면의 피크가 나타나 다결정 특성을 보였다.

플라즈마 밀도, 전자 온도, 쉬스 전압이 플라즈마 디웨팅으로 나노 분말 어레이를 제작할 때에 끼치는 영향을 연구하였다. 플라즈마 변수를 조절하여 기판에 입사하는 이온 충돌 에너지가 높은 조건에서는 디웨팅 시에 홀이 상대적으로 많이 생성이 되어 균일한 구리 나노 분말이 생성되었고, 반대의 경우에는 디웨팅 시 홀이 적게 생성되어 크고 작은 나노분말이 혼재해 있는 불균일한 구리 나노 분말 어레이가 형성되었다. 따라서 이온 충돌 에너지를 조절하면 구리 나노 분말의 균일도를 조절할 수 있다.

산악자전거 서스펜션 포크 프레임의 소재 개발을 위해 Si, Mn, Mg, Cr, Zn 원소의 첨가량을 조정한 500MPa 인장강도를 가지는 압출성형과 용접성이 우수한 알루미늄 합금을 개발하였다. 개발한 고비강도 경량 알루미늄합금 위에 고경도, 고기능성과 같은 우수한 기계적 물성을 가진 TiN 박막을 Arc ion plating 공정으로 코팅하여 알루미늄합금의 내부식성, 내구성을 향상시켰다.

증착온도 $700^{\circ}C$, 산소분압30mTorr에서 c-plane 사파이어 기판위에 PLD를 이용하여 ZnO nano-rod를 합성하였다. 거리가 멀어질수록 rod의 직경과 증착율이 감소하는 것을 확인 하였다. 이는 ablated particle이 가진 kinetic energy가 감소되고, cluster ion의 형성으로 인해 고온에서 rod가 형성될 수 있는 것으로 이해된다. 고진공에서는 kinetic energy가 감소되기 어렵기 때문에 nano-rod shape 형성은 불가능 할 것이며, ZnO와 같은 wurtzite 구조를 가진 물질의 타겟을 사용하여 cluster 형성 분위기에서 증착한다면 비슷한 경향을 나타낼 것으로 예상된다.

In this study, the tribological and thermal properties of TiAlCN coatings were investigated to evaluate their feasibility in automobile applications. TiAlCN coatings with carbon compositions between 25 and 65 at.% were prepared by inductively coupled plasma (ICP) assisted sputtering and were annealed at 400, 500, and $600^{\circ}C$ in air.

Ru-Cr은 차세대 반도체 메모리(RAM, MRAM, FeRAM), 헤드(MR, TMR), 캐피시터의 웨이퍼 등에 전극층이나 시드층 형성을 위해 스퍼터링 타겟으로 제조되며, IT산업이 발달함에 따라 수요가 증가하고 있다. 기존의 스퍼터링 타겟은 산처리와 주조와 같은 습식법이 주를 이루었으나, 긴 제조시간과 강산사용의 위험성화 강산폐유의 처리가 문제되고 있다. 최근에는 습식공정을 보완하기 위한 건식법의 연구가 진행 중이며, 합금소재에 대한 건식법의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 폐 Ru-Cr 금속합금 스퍼터링 타겟을 Hammer-mill, jet-mill 등 건식으로 분쇄하고 RF-Plasma를 이용하여 소결에 용이한 구형, 고순도 Ru-Cr금속합금분말을 제조하였다.

$SiO_2$ 박막은 절연막 및 보호막 소재로 다양하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 $HMDSO/O_2$ PECVD를 이용하여 $SiO_2$ Roll-to-Roll 증착 공정을 연구하였다. 약 300 mm급 선형 플라즈마 소스를 이용하여, PET 기판 상에 $SiO_2$ 박막을 연속 증착하였으며, $HMDSO/O_2$ 분압에 따른 증착 박막의 특성을 FT-IR, XPS, AFM을 통해 확인하였다.

$SiO_2$ 박막은 다양한 특성에 의해 널리 사용되고 있으며, 최근 보호막 소재로 각광받고 있다. 본 연구에서는 산소선형 이온빔을 통해 $SiC_xH_yO_z$ 박막을 후처리 하였으며, 후처리 공정을 통해 $SiC_xH_yO_z$ 박막을 산화시켰다. 이를 통해 $SiC_xH_yO_z$ 최상층에 $SiO_2$ 박막을 형성하는 공정을 개발하였다.

Diamond like carbon(DLC) 박막은 고경도, 저마찰, 내스크래치 특성을 요구하는 표면기술 응용분야에 널리 사용되며, 대면적 저가 코팅 방법 개발 및 물성 조절 기술이 요구된다. 본 연구에서는 Filtered Vacuum Arc (FVA)를 통해 증착되는 Hydrogen-free DLC 박막의 밀착력 제어를 위한 증착시 기판 전압에 따른 증착 및 밀착력 특성을 분석하였다. 기판전압이 0~-150 V 까지 변화함에 따른 스크래치 테스트 결과를 통해 최적 증착 조건을 도출하였다.

임플란트 소재로서 순 타이타늄은 높은 응력이 발생하는 부위에는 그 강도가 충분하지 않은 것으로 지적되었으며, 이러한 이유로 인해서 그의 대용합금에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 ${\beta}$형 타이타늄 합금 Ti-32Nb-5Zr 합금을 시험재료로 선택한 다음 양극산화와 석회화 순환처리에 의해서 표면을 개질한 결과, HAp 석출이 빠르게 가속되었을 뿐만 아니라 신생골 생성량과 골결합력이 크게 개선된 결과를 보여주었다.