• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.157.2-157.2
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• 2013

현재 산업에서 상압 플라즈마는 생물의학, 표면처리, 용접 및 절단, 화학적 오염제거 등 여러 분야에서 각광받고 있으며 그 잠재력 또한 매우 크다. 통상적으로 글로우 방전은 생물의학, 표면처리, 화학적 오염제거 등에 주로 쓰이고 아크 방전은 용접 및 절단에 응용된다. 이처럼 상압 플라즈마는 여러 가지 방전으로 분류되고 그 특성에 맞게 응용되고 있는데 이러한 산업 여러 분야에 적절히 응용하기 위해서는 각 플라즈마에 대한 진단과 특성 분석이 선행적으로 이루어져야 한다. 또한, 전원회로의 특성에 따라 플라즈마 특성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구도 매우 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 침 대 면 전극구조에서 고전압 dc전원이 RC시정수에 따라 repetition frequency가 변하는 전원 회로의 여러 parameter에 따라 스트리머-스파크 방전의 전기적 특성이 어떻게 변하는지 연구한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 실험에 대한 예측, 비교를 목표로 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.199-199
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• 2009

실리콘을 기판으로 하는 대부분의 태양전지에서는 표면반사에 의한 광 에너지 손실을 최소화 시키고자 습식에칭 (wet etching)에 의한 텍스쳐링 처리가 이루어진다. 그러나 습식 에칭은 공정 과정이 번거롭고 비용이 많이 든다. Inductively Coupled Plasma Etcher 장비를 이용한 플라즈마 에칭 (plasma etching)을 실리콘 표면에 적용하여 공정을 간단하고, 저렴하게 하며 반사도를 획기적으로 낮추는 기술을 개발되었다. 플라즈마 에칭으로 형성된 나노구조는 내부전반사를 일으키며 대부분의 태양에너지를 흡수한다. 나노구조는 필라(pillar)의 형태로 나타나며, 이는 플라즈마 에칭 시 발생하는 이온폭격과 에칭 측벽 식각 보호막 (SiOxFy : Silicon- Oxy-Fluoride)의 형성 때문이다. 최저의 반사도를 얻기 위해서 나노필라 형성에 기여하는 플라즈마 에칭 시간, RF bias power, SF6/O2 gas ratio의 변화에 따른 실험이 진행되었다. 플라즈마 발생 초기에는 표면의 거칠기만 증가할 뿐 필라가 형성되지 않지만 특정조건에서 4um 이상의 필라를 얻는다. 이 구조에 알루미늄 전극을 형성하여 전기적 특성을 관찰하였다. 플라즈마 에칭을 적용하여 제작된 태양전지는 표면의 반사도가 가시광 영역에서 약 1%에 불과하며, 마스크 없이 공정이 가능한 장점이 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.387-387
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• 2010

식품산업 및 가정의 주방에 이르기까지 다양한 분야에서 식품을 가공 조리하는 곳에는 보건 건강을 위하여 비닐장갑은 반드시 필요하다. 최근에는 다양한 소재를 이용하여 위생 비닐장갑을 개발을 하고 있으나 일회용성으로 저가의 물품으로 인식되어 생활에 중요성에 비해 개발이 미흡한 실정이다. 위생 비닐장갑은 다양한 산업에서 필수품으로 활용되고 있는 만큼 위생적이고 내구성이 높은 제품의 개발이 절실히 요구되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 봉합면의 측면이 사용중 터지지 않도록 하기 위하여 봉합선의 폭을 기존의 0.1 mm 대신에 1 mm정도로 넓게 하는 기술과 무균성 위생 비닐장갑의 제조 공정 자동화에 주력함으로써, 고품위 무균성 위생비닐장갑을 열공정 안정화 자동화 공정으로 제작코자 하였다. 본 연구의 수행시 당면한 가장 큰 문제점은 봉합선의 폭이 넓어짐에 따라서 knife 형태를 갖는 가열된 금형의 칼날이 비닐과 접촉되어 실링을 하는 단계에서 금형에 비닐이 녹아서 붙어버리는 sticking 현상이 발생하였다. 이는 현장에서 심각한 문제로 더 이상 상용화가 불가능함을 의미한다. 이에 본 연구에서는 금형(die) 재료로 2가지의 서로 다른 소재를 선택해서 상온 상압플라즈마 처리를 함으로써 금형과 비닐사이에 발생하던 sticking 문제를 해결하고자 하였다. 금형으로 사용한 소재는 스테인리스(STS304)와 공구강(SCM)을 사용하였다. 두 시편에 대하여 상온상압 플라즈마 처리를 수행한 뒤 증류수와 Diiodomethane를 이용하여 접촉각과 표면에너지를 측정하였다. 상온 상압플라즈마 처리 시간은 0 ~ 9초로 하였다. 스테인리스의 경우 접촉각이 증류수를 이용하였을 때 $69.7^{\circ}$, $32.2^{\circ}$, $16.7^{\circ}$였으며 Diiodomethane을 이용하였을 때는 $37.3^{\circ}$, $17.6^{\circ}$, $10.6^{\circ}$였다. 표면에너지(surface energy)의 경우 48.13 mN/m, 72.06 mN/m, 78.66 mN/m로 플라즈마 처리시간이 길어질수록 표면 에너지 값이 증가하였다. 공구강의 경우는 증류수를 이용하였을 때 접촉각이 $70.2^{\circ}$, $36.8^{\circ}$, $28.9^{\circ}$였으며 Diiodomethane를 이용하였을 때는 $38.65^{\circ}$, $22.8^{\circ}$, $20.2^{\circ}$였다. 표면에너지의 경우 47.43 mN/m, 69 mN/m, 73.15 mN/m로 스테인리스와 같이 표면에너지 값이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 학술대회에서는 금형의 표면에너지를 증기시키거나 감소시키는 방법에 대한 연구결과를 발표할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.133.2-133.2
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• 2016

차세대 디스플레이로 유연하고 투명한 기능들이 요구되면서 Indium Tin Oxide(ITO)를 대체하기 위한 투명전극 개발 연구가 많이 수행되고 있다. ITO는 높은 투과도와 낮은 저항으로 현재 가장 많이 활용되고 있는 투명전극 소재이지만 유연성이 떨어져 유연 터치 패널 소재로 활용하기 어렵다. 이러한 문제 해결을 위해 ITO 대체 물질로 CNT, Graphene, Metal mesh, Ag nano wire, 전도성 고분자 등의 차세대 투명 전극 소재가 대두되고 있다. 본 연구에서는 메탈 메쉬 전극 소재로 사용하기 위해 Cu 박막 증착 시 플라즈마 표면처리를 통해 밀착력 및 저항을 개선하였다. Cu 금속 박막의 양산화를 위한 공정으로 자체 제작한 Linear Ion Source(LIS)가 부착된 roll to roll 시스템을 적용하여 플라즈마 전처리 공정 및 Ni buffer layer 도입 이후 Cu 박막을 형성하였다. 그 결과 PET 기판과 Cu 박막 사이의 밀착력을 0 degree에서 5 degree까지 향상시킬 수 있었고, 플라즈마 표면처리를 시행함으로써 저항 또한 감소되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해서 폴리머 기판 소재에 in-situ로 표면처리 및 Cu 금속 박막을 증착함으로써 금속 박막의 밀착력 및 전기적 특성이 향상되는 공정 기술을 개발하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.3
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• pp.171-175
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• 2002

The change in work function was studied on Indium-Tin-Oxide(ITO) surface after O-plasma treatment using $\gamma$-Focused ion Beam($\gamma$-FIB). As the surface of ITO experienced more O-plasma treatment, both the surface resistivity and the work function got higher. Auger Electron Spectroscopy identified the increase of oxygen as well as the decrease of Sn. The rise of work function and surface resistivity is considered to be due to the change in oxygen and Sn on the surface of ITO.

• Elastomers and Composites
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• v.39 no.1
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• pp.12-22
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• 2004

The plasma surface modification of natural rubber vulcanizate was carried out using chlorodifluoromethane in a radio-frequency (13.56 MHz) electrodeless bell type plasma reactor. The modification was qualitatively assessed by Fourier transform infrared spectroscopy. The frictional force of the plasma-treated surface was found to decrease with the time of plasma treatment. An increase in the surface polarity, as evidenced by the decrease in contact angle of a sessile drop of water and ethylene glycol on the natural rubber vulcanizate surface, was noted with the plasma modification. In the case of similar plasma treatment of glass surface, only a reduction in the polarity was observed. The use of geometric and harmonic mean methods was found to be useful to evaluate the London dispersive and specific components of surface free energy. Irrespective of the method used for evaluation, an increasing trend in the surface free energy was noted with increasing plasma treatment time. However, the harmonic mean method yielded comparatively higher values of surface free energy than the geometric mean method. The plasma surface modification was found to vary the frictional coefficient by influencing the interfacial, hysteresis and viscous components of friction in opposing dual manners.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.219-219
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• 1999

플라즈마 이온 주입은 진공 chamber 내에 주입하려는 이온이 포함된 플라즈마를 발생시킨 후 처리하고자 하는 시편에 negative high voltage pulse를 인가함으로써 시편 주위에 형성되어 있는 이온들을 시편에 주입하는 방법이다. 이러한 플라즈마 이온 주입 방법은 금속의 내마모성, 내부식성, 강도 및 경도를 증가시키고, 고분자 화합물의 표면 개질에 있어서 친수성 또는 소수성과 같은 표면 처리를 쉽고 간단하게 처리할 수 있다. 그리고 반도체 공정의 shallow junction doping을 효과적으로 처리할 수 있으며 특히, 대면적의 시편에 균일하게 이온을 주입할 수 있다. 플라즈마 이온 주입 방법에서 중요한 요소는 dose, 즉 이온 주입한 양과 처리하려는 시편에 주입되는 이온의 에너지이다. 여기서, 플라즈마내에 생성된 이온들의 비율을 정확히 안다면 시편에 주입되는 이온의 양과 주입되는 이온의 에너지를 충분히 예견할 수 있다. 질소 플라즈마의 경우에는 N+와 N2+가 생성되므로, 시편에 주입된 질소 이온의 실질적인 이온당 질소 원자수는 1$\times$N+% + 2$\times$N+%가 되고, N2+의 경우는 N+ 주입 에너지의 1/2 로 시편내에 주입되게 된다. 또한 질소 플라즈마의 경우 N2+ 이온이 상대적으로 N+이온보다 많다면 N+가 많은 경우보다 이온 주입 깊이는 얕아지게 된다. 본 실험에서는 Dycor M-100 residual gas analyzer와 potical emission spectrometer (Ocean Optics SQ 2000)를 사용하여 압력과 RF power를 변화시키며 플라즈마내에 생성되어지는 질소 이온의 비율을 측정하였다. 또한 Langmuir probe를 이용하여 속도차에 의한 각 이온들의 존재비율을 계산하였다. 여기에서 질소 가스의 압력이 낮을수록 N+보다 N2+의 존재비율이 높음을 보였다. 이것은 압력이 낮은 영역에서 일반적으로 전자의 평균온도가 높기 때문으로 여겨진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.300-300
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• 2013

세계전자제품의 부품산업은 21세기 정보화 사회와 함께 IT 산업에서 급성장으로 인해 부품의 소형화, 경량화, 친환경화가 요구되고 있다. IT 산업에서 리드스크류(Leadsrew)는 마이크로 구동부품중의 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 탄소강과 합금강 및 스테인레스강 등이 사용되고 있다. 탄소강은 성형 가공성과 원가 절감에 최적의 소재로서 낮은 표면 경도로 인한 내마모성 저하와 부식 분위기에서의 내식성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 탄소강(S20C:${\oint}30{\times}h10$)을 이용하여 플라즈마 질화 표면처리를 통해 표면경도와 내마모성 향상 및 내식성을 높이는 연구를 수행하였다. 연구 방법으로 플라즈마 연질화 공정과 Post Oxidation 공정을 개발하였고, 질화 처리된 시험편에 대해 마이크로 비커스 경도, OEM&SEM, XRD 분석 및 염수분무(KS D 9502) 시험으로 특성을 분석하였다. 연구 결과로 탄소강(S20C)은 마이크로 비커스 경도 분석으로 표면 경도가 600Hv0.025 이상과 염수분무 시험으로 내식성은 24시간 이상의 결과를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.141.2-141.2
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 인체 부착을 위해서는 민감한 피부에 장시간 부착시 무해성과 탈부착의 자유로움이 요구되기에 기존의 화학물질을 활용한 접착 방식에서 개코도마뱀 또는 딱정벌레 발바닥에서 영감을 얻은 자연모사형 건식 접착 방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩과 후처리를 통한 매우 복잡한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 단순화하기 위해서 폴리머 소재에 플라즈마를 활용한 나노구조를 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착용 폴리머 소재(PMMA, PDMS)에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 본 연구실에서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지, 노출시간, 사용가스에 따른 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 또한 처리조건에 따른 표면에너지 변화를 확인하기 위해 물접촉각 변화를 측정하였다. PMMA는 입사에너지, 노출시간이 증가함에 따라 쉽게 나노기둥구조가 형성되었으나, 과도한 입사에너지 또는 노출시간에서는 표면구조가 에칭되면서 무너지는 것이 관찰되었다. 또한 PDMS는 동일한 조건에서 주름구조 형태를 보였으며 노출시간이 증가할수록 주름구조의 간격이 늘어남을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 나노 구조를 쉽게 제어할 수 있는 PMMA가 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.13 no.3
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• pp.99-102
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• 2004

In this work the electrical characteristics of organic thin film transistors with the surface-treated organic gate insulator have been studied. For the surface treatment of gate dielectric, Ar plasma was used. Pentacene and PVP were used as active and dielectric layers respectively. Pentacene was thermally evaporated in vacuum at a pressure of about $10^{-6}$ Torr and at a deposition rate of 0.5 $\AA$/sec. PVP was spin coated and cured at $100^{\circ}C$. before pentacene deposition. organic thin film transistors with surface-treated gate insulators have provided improved operation characteristics.