• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.47 no.2
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• pp.75-80
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• 2014

Nanocrystalline diamond(NCD) films on steel(SKH51) has been investigated using SiC interlayer film. SiC was deposited on SKH51 or Si wafer by RF magnetron sputter. NCD was deposited on SiC at $600^{\circ}C$ for 0.5~4 h employing microwave plasma CVD. Film morphology was observed by FESEM and FIB. Film adherence was examined by Rockwell C adhesion test. The growth rate of NCD on SiC/Si substrate was much higher than that on SiC/SKH51. During particle coalescence, NCD growth rate was slow since overall rate was determined by the diffusion of carbon on SiC surface. After completion of particle coalescence, NCD growth became faster with the reaction of carbon on NCD film controlling the whole process. In the case of SiC/SKH51 substrate, a complete NCD film was not formed even after 4 h of deposition. The adhesion test of NCD/SiC/SKH51 samples revealed a delamination of film whereas that of SiC/SKH51 showed a good adhesion. Many voids of less than 0.1 ${\mu}m$ were detected on NCD/SiC interface. These voids were believed as the reason for the poor adhesion between NCD and SiC films. The origin of voids was due to the insufficient coalescence of diamond particles on SiC surface in the early stage of deposition.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.350-350
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• 2008

최근 이동 통신 분야에서 전자기기들의 고주파화와 소형화에 대한 관심이 높아지면서 고주파 소자로서 필수적으로 사용 되어온 디커플링 캐패시터도 이 두 가지 요구를 만족시키기 위해 기존의 표면 실장형에서 평판 형태인 기판 내장형 캐패시터로 발전해 가고 있다. 이를 실현하기 위한 공정법으로 Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCCs)와 polymer composite등의 연구가 진행되고 있으나 LTCCs는 높은 공정온도에 의한 내부 확산과 서로 다른 열팽창 계수에 의한 소결후의 수축과 같은 단점들을 가지고 있으며 polymer composite 은 비교적 낮은 공정온도에도 불구하고 유전특성과 방열특성이 우수하지 못한 문제점을 가지고 있었다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 Aerosol Deposition Method (ADM)를 주목하게 되었다. 이 공정 법은 상온 저 진공 분위기에서 세라믹 분말을 기판에 고속 분사시켜 기공과 균열이 거의 없는 치밀한 나노구조의 세라믹을 제작하는 새로운 코팅기술이다. 본 연구에서는 고주파용 디커플링 캐패시터의 응용을 위하여 상온에서 높은 유전율을 가지며 강유전체 물질인 $BaTiO_3$를 사용하였다. 출발원료로서 0.45 ${\mu}m$크기의 $BaTiO_3$ 분말을 이용하여 상온에서 submicron에서 수 micron의 두께로 성막하였다. 그러나 ADM으로 $BaTiO_3$ 막을 성막할 경우 유전율이 100이하로 급격히 떨어지는 현상이 기존 연구에서 보고되어 왔으며 본 연구에서도 이를 확인하였다. 디커플링 캐패시터의 밀도를 높이기 위해서 유전체의 유전율을 높이거나 두께를 앓게 하는 방법이 있으나 이번 연구에서는 박막화에 초점을 맞추어 진행하였다. 하지만 $BaTiO_3$ 막의 두께를 $1{\mu}m$이하의 박막으로 제조했을 경우 XRD 분석을 통하여 결정상이 얻어졌음을 확인했음에도 불구하고 유전체로서의 특성을 보이지 않았다. 이 원인을 $BaTiO_3$ 박막의 누설전류에 의한 것이라고 판단하고 $BaTiO_3$ 박막과 기판과의 계면 및 미세구조를 확인하였으며 이것이 전기적 특성에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.6
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• pp.7-14
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• 2011

This paper is related to a roll-type micro-contact printing process. The proper parameters such as coating velocity, inking velocity, printing velocity and printing pressure as well as Ag contents of Ag ink were extracted to perform the fine patterning of Ag electrodes. Additionally we developed a process for PDMS with high uniform thickness. Finally, we obtained the Ag fine electrodes on $4.5cm\;{\times}\;4.5cm$ plastic substrate with the line width of 10 um, thickness less than 300 nm, surface roughness less than 40 nm, and the specific resistance of $2.08\;{\times}\;10^{-5}{\Omega}{\cdot}cm$.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.12.2-12.2
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• 2009

전자 디스플레이 산업의 중요성과 미래사회에서 요구되는 정보기기로써 유연한 기판을 사용한 소자에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이들 산업에 응용되기 위해서는 저비용, 고생산 공정이 요구되고 있다. 이를 위해 인쇄전자 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 금속배선은 모든 소자의 기본이면서 낮은 저항과 높은 신뢰성을 동시에 요구하고 있어 인쇄전자 기술이 해결해야 할 가장 어려운 난제 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 낮은 저항과 높은 신뢰성을 만족시킬 수 있는 새로운 금속배선 공정으로서 폴리이미드 필름을 초발수 처리한 후 친수 패턴을 하여 전도성 잉크에 함침함으로서 친수 패턴을 따라 금속배선이 이루어 지도록 하는 방법을 제안하고자 한다. 폴리이미드 필름의 표면을 플라즈마 처리하여 표면에 나노돌기를 형성시키고 불소기를 함유한 코팅층을 형성시킴으로써 물에 대한 접촉각이 $150^{\circ}$이상이 되도록 초발수 처리할 수 있었다. 초발수 처리된 폴리이미드 기판에 쉐도우 마스크를 사용하여 UV조사함으로써 조사된 부분만 친수성을 가지는 패턴을 형성하였다. 이렇게 친수 패턴이 제작된 초발수 폴리이미드 유연기판을 실버잉크에 함침함으로써 선폭 $200{\mu}m$를 가지는 금속배선을 형성시켰다. 형성된 금속배선의 단면 형상을 측정하였으며, 열처리를 통하여 비저항이 $30{\mu}{\Omega}$-cm를 얻을 수 있었다. 통상 1회의 함침으로는 금속배선의 두께가 150nm정도로 금속배선으로 사용하기에는 얇아 배선의 두께를 증가시키기 위하여 수 회 함침을 시도하여 $2{\mu}m$의 두께로 증가시킬 수 있었다. 이때 선폭과 선간 간격은 크게 변하지 않고 두께만 증가시킬 수 있었다. 이는 금속배선을 형성한 후에도 폴리이미드 유연기판의 초발수성은 그대로 유지되어 여러번 함침할 때 잉크가 이미 형성된 배선에만 묻게 되어 두께는 증가하나 선폭과 선간 간격은 증가하지 않는 것으로 판단된다. 사용한 실버잉크는 실버의 함량은 10~20wt%인 수계 잉크였다.

• Journal of the Korea Safety Management & Science
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• v.19 no.1
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• pp.211-217
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• 2017

In this study, we investigated to the heat transfer performance of coating nano-structure with various shapes and patterns on the heat transfer surface. As a result of the measurement of the 3D nano shape, it was confirmed that the roughness generally increases when the adhesive is sprayed on the coating surface and finished durability experiment. In the case of TEOS adhesive, the roughness increased by $0.074{\mu}m$, $0.012{\mu}m$ and $0.015{\mu}m$, and the contact angle decreased $12.64^{\circ}$, $1.31^{\circ}$, $9.84^{\circ}$ at the coating time of 120 seconds, 180 seconds and 240 seconds, respectively. In the case of PVA adhesive, the roughness increased by $0.069{\mu}m$, $0.056{\mu}m$ and $0.03{\mu}m$, and the contact angle decreased $2.85^{\circ}$, $4.82^{\circ}$, $6.96^{\circ}$ at the coating time of 120 seconds, 180 seconds and 240 seconds, respectively. In the case of DGEBF adhesive, the roughness increased by $0.042{\mu}m$, $0.053{\mu}m$ and $0{\mu}m$, and the contact angle decreased $0.81^{\circ}$ at the coating time of 120 seconds, increased $4.82^{\circ}$, $6.96^{\circ}$ at the coating time of 180 seconds and 240 seconds, respectively. As a result, the durability tends to decrease as more nano-structures are deposited, and 3D nano shapes, contact angles and SEM photographs showed that the performance of the PVA adhesive was superior among the three adhesives.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.7 no.6
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• pp.1302-1307
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• 2006

This study describes the preparation of high-performance photocatalyst and its environmental applications. We prepared visible-light response nano-particle photocatalyst exhibiting the similar photocatalytic activity with $TiO_2$, dispersed $TiO_2$ on $SiO_2$ with an active rutile type titanium oxide prepared at low temperature. The binder and stable photocatalytic $TiO_2$ sol for photocatalytic system were also prepared. Such products were evaluated by UV/Vis spectrometer, X-ray diffraction analysis, SEM, measurement of photocatalytic activities and surface area, mechanical properties of $TiO_2$-coated surfaces. The results obtained can be applied in efficient photocatalytic systems using POF and metal plate for the purification of air.

• Tribology and Lubricants
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• v.21 no.3
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• pp.107-113
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• 2005

Micro/nano adhesion and friction properties of self-assembled monolayers (SAMs) with different head- and end-group were experimentally studied according to the coating methods. Various kinds of SAM having different spacer chains (C10 and C18), head-group and end-group were deposited onto Si-wafer by dipping and chemical vapour deposition (CVD) methods under atmospheric pressure, where the deposited SAM resulted in the hydrophobic nature. The adhesion and friction properties between tip and SAM surfaces under nano scale applied load were measured using an atomic force microscope (AFM) and also those under micro scale applied load were measured using a ball-on-flat type micro-tribotester. Surface roughness and water contact angles were measured with SPM (scanning probe microscope) and contact anglemeter respectively. Results showed that water contact angles of SAMs with the end-group of fluorine show higher relatively than those of hydrogen. SAMs with the end-group of fluorine show lower nano-adhesion but higher micro/nanofriction than those with hydrogen. Water contact angles of SAMs coated by CVD method show high values compared to those by dipping method. SAMs coated by CVD method show the increase of nano-adhesion but the decrease of nano-friction. Nano-adhesion and friction mechanism of SAMs with different end-group was proposed in a view of size of fluorocarbon molecule.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.114-114
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• 2010

최근 고용량의 디커플링 캐패시터를 기판에 내장하여 고주파 발생의 원인인 배선길이와 실장 면적을 획기적으로 줄이는 임베디드 디커플링 캐패시터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 공정들은 높은 공정온도와 같은 공정상의 한계를 가지고 있어 상온 저 진공 분위기에서 세라믹 분말을 기판에 고속 분사시켜 기공과 균열이 거의 없는 치밀한 나노구조의 세라믹 제작이 가능한 후막코팅기술인 Aerosol Deposition Method (ADM)에 착목하였으며, 이 ADM을 박막공정으로 응용하여 $BaTiO_3$ 박막을 제작하고 고용량의 디커플링 캐패시터 제작을 실현하고자 한다. 하지만, Cu 기판 상에 성막 된 $0.5\;{\mu}m$이하의 $BaTiO_3$ 박막에서는 $BaTiO_3$ 분말 내에 존재하는 평균입자 보다 큰 입자와 응집분말로 인해 발생하는 pore, crater, not-fully-crushed particles와 같은 거시적인 결함들에서의 전류 통전과 울퉁불퉁한 $BaTiO_3$ 박막과 기판 사이의 계면에서의 전계의 집중에 의한 전류의 증가로 인하여 큰 누설전류 발생하는 문제에 봉착하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 제시된 효과적인 방법으로 Stainless steel 기판과 같이 표면경도가 높은 기판을 사용하는 것이며, 이를 통해 $0.2\;{\mu}m$의 두께까지 유전 $BaTiO_3$ 박막을 성막 할 수 있었으며, 치밀한 표면 미세구조와 줄어든 $BaTiO_3$ 박막과 기판 사이의 계면의 거칠기를 확인하였다. 하지만, $BaTiO_3$ 박막 내에 발생하는 누설전류의 근본원인을 확인하기 위해서는 누설전류에 대한 미시적인 접근이 더욱 요구된다. 이에 본 연구에서는 누설전류 발생원인의 미시적 접근을 위해 두께에 따른 $BaTiO_3$ 박막의 누설전류 전도기구에 대한 조사하였으며, 이를 통해 $BaTiO_3$ 박막내 발생하는 누설전류의 원인은 $BaTiO_3$막 내에서 donor로서 역할을 하는 oxygen vacancy와 불균일한 전계의 집중으로 인한 전자의 tunneling 현상임을 확인할 수 있었다. 또한, Nano-indenter와 Conductive atomic force microscopic를 이용한 정밀 측정을 통해 표면경도의 중요성을 재확인하였으며 $BaTiO_3$ 박막의 두께가 $0.2\;{\mu}m$이하로 더욱 얇아지게 되면 입자간 결합 문제 또한 ADM을 박막화 하는데 있어 중요한 요소임을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.237.1-237.1
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• 2013

Ti 와 Al 은 금속간의 화합물이 내산화성에 우수한 성질을 가지고 있으며 낮은 밀도와 고온에도 큰 변화가 없는 성질을 가지고 있다. 그리하여 내식 및 부식 관련 연구나 고온재료를 필요로 하는 우주, 엔진 제품 등에 많은 연구가 진행되고 있다. 또한 Ti-Al-N 박막은 경도가 우수하여 고속 공구 부품에 널리 사용되고 있으며 최근 Ti-Al-N 에 Si 첨가로 인하여 40 GPa 이상의 고경도와 1,000도 이상의 산화온도를 지닌 나노 혼합물 코팅을 형성 시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Ti, Al, Si 원분말을 PBM (Planetary Ball Milling) 방법을 사용하여 Ti-Al-Si 혼합분말로 제조하고, 제조된 분말들은 SPS (Spark Plasma Sintering) 공정을 통하여 Ti-Al-Si 합금타겟을 제작하였다. 제작된 Ti-Al-Si 합급타겟을 사용한 Sputtering 공정을 수행하여 Ti-Al-Si 3원계 박막을 증착하였다. 그 결과 기존 Ti (82 ${\mu}m$), Al (32 ${\mu}m$), Si (16 ${\mu}m$) 크기의 원분말들이 PBM (Planetary Ball Milling) 공정 후 Ti-Al-Si (18 ${\mu}m$) 로 입도가 작아진 것을 확인 할 수 있었고, 소결 후 타겟이 99% 이상의 높은 밀도를 가졌으며 원분말의 조성과 동일한 조성을 가진 타겟이 제작되었음을 확인하였다. Ti-Al-Si 타겟의 경도는 약 1,000 Hv 이상의 값을 보였으며, Ti-Al-Si-N 박막의 경우 타겟의 조성과 동일하였고 경도는 약 35 GPa 로 높은 경도 값을 가지는 것을 확인하였다. 내산화 테스트 결과 Ti-Al-Si-N 박막은 1,000도 에서도 박막의 손상이 가지 않았다.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.47 no.5
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• pp.263-268
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• 2014

Nanocrystalline diamond(NCD) coated SiC balls were applied in a ball-on-disk tribometer. After seeding in an ultrasonic bath containing nanometer diamond powders, $2.2{\mu}m$ thick NCD films were deposited on sintered 3 mm diameter SiC balls at $600^{\circ}C$ in a 2.45 GHz microwave plasma CVD system. Bare $ZrO_2$ and SiC balls were prepared for comparison as test balls. Tribology tests were performed in air with pairs of three different balls and mirror polished steel(SKH51) disk. The wear tracks on balls and disks were examined by optical microscope and alpha step profiler. Under the load of 3 N, the friction coefficients of steel against $ZrO_2$, SiC and NCD-coated balls were between 0.4 and 0.8. After a few thousands sliding laps, the friction coefficient of NCD-coated balls dropped from 0.45 to below 0.1 and maintained thereafter. Under a higher load of 10 N or 20 N with a long sliding distance of 2 km, $ZrO_2$ and SiC balls exhibited the similar friction coefficients as above. The friction coefficient of NCD-coated balls was less than 0.1 from the beginning and increased to above 0.1 steadily or with some fluctuations as sliding distance increased. NCD coating layers were found worn out after long duration and/or high load sliding test, which resulted in the friction coefficient higher than 0.1.