• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.43 no.3
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• pp.127-131
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• 2010

Adhesion of DLC film is very significant property that exhibits wear resistance, chemical inertness and high hardness when being deposited to metal substrate. This study was considered that change adhesion of DLC film produced by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition can be presented through inserting interlayer (Cr, Si-C:H). The thickness of interlayer was result of changing adhesion and residual stress. It was showed that the maximum 12 N of adhesion is on DLC film of Cr interlayer, and that a tendency is to be increased residual stress depend on the thickness. DLC film of Si-C:H interlayer represented 16 N of adhesion at $1{\mu}m$, whereas adhesion is decreased when the thickness is increased. For the interlayer at multi-layer, it was the best that adhesion of Cr/Si-C:H/DLC film was 33 N. Si-C:H interlayer at DLC film controled adhesion of the whole film. It was relaxed the internal stress of DLC film produced by inserting Cr, Si-C:H interlayer.

• Tribology and Lubricants
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• v.27 no.6
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• pp.308-313
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• 2011

In this study, friction tests were performed in order to investigate the effect of sliding velocity and normal load on the friction characteristics of DLC (a-C:H) and WC/C (a-C:H:W) using a ball-on-disk type friction tester. DLC and WC/C were deposited on AISI 52100 steel balls. Friction tests against carburized SCM 415 Cr-Mo steel disks were carried out under various sliding velocity (0.1, 0.78, 1.56, 3.13, 6.25, 12.5, 25, 50 and 100 mm/s) and normal load (2.4, 4.8 and 9.6 N) conditions while the relative humidity was 20~40 % R.H. and air temperature was $16{\sim}24^{\circ}C$. As results, kinetic friction coefficients of DLC and WC/C were obtained under each test condition. The results show that the kinetic friction coefficients of DLC and WC/C generally increase with the increase in sliding velocity. And, under the same sliding velocity condition, the kinetic friction coefficients are almost constant regardless of normal load. In addition, the kinetic friction coefficients of DLC are lower than those of WC/C under the same test conditions.

• Archives of Metallurgy and Materials
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• v.65 no.4
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• pp.1357-1360
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• 2020

The low adherence of diamond-like carbon (DLC) films on titanium (Ti) alloys can be improved by using interlayer coatings. In this study, DLC (a-C:H) films were deposited using radio-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition (rf-PECVD), and a TiCN interlayer was applied between the extra low interstitial (ELI) grade of Ti-6Al-4V alloy and a-C:H film. The characteristics of the a-C:H-coated Ti-6Al-4V ELI alloy were investigated using field emission scanning electron microscopy, Vickers hardness, and scratch and wear tests. The DLC (a-C:H) films deposited by rf-PECVD had a thickness of 1.7 ㎛, and the TiCN interlayer had a thickness of 1.1 ㎛. Vickers hardness of the DLC (a-C:H) films were increased as a result of the influence of the TiCN interlayer. The resulting friction coefficient of the a-C:H-coated Ti-6Al-4V with the TiCN interlayer had an extremely low value of 0.07.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.356-356
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• 2007

Plasma immersion ion beam deposition (PIIBD) technique is a cost-effective process for the deposition of diamond like carbon thin film, the possible solid lubricant on large surface and a complex shape. We used PIIB process for the preparation of DLC thin film on $Al_2O_3$ with deposition conditions of deposition temperature range $200^{\circ}C$, working gas pressure of 1.310-1Pa. DLC thin films were coated by $C_2H_2$ ion beam deposition on $Al_2O_3$ after the ion bombardment of SiH4 as the bonding layer. Energetic bombardment of $C_2H_2$ ions during the DLC deposition to ceramic materials generated mixed layers at the DLC-Si interface which enhanced the interface to be highly bonded. Wear test showed that the low coefficient of friction of around 0.05 with normal load 2.9N and proved the advantage of the low energy ion bombardment in PIIBD process which improved the tribological properties of DLC thin film coated alumina ceramic. Furthermore, PIIBD was recognized as a useful surface modification technique for the deposition of DLC thin film on the irregular shape components, such as molds, and for the improvement of wear and adhesion problems of the DLC thin film, high temperature solid lubricant.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.31 no.4
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• pp.187-193
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• 2018

In this study, the electrical conductivity, transmittance and gas barrier properties of diamond-like carbon (DLC) thin films were studied. DLC is an insulator, and has transmittance and oxygen gas barrier properties varying depending on the thickness of the thin film. Recently, many researchers have been trying to apply DLC properties to specific industrial conditions. The DLC thin films were deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) process. The doping gas was used for the DLC film to have electrical conductivity, and the optimum conditions of transmittance and gas barrier properties were established by adjusting the gas ratio and DLC thickness. In order to improve the electrical conductivity of the DLC thin film, $N_2$ doping gas was used for $CH_4$ or $C_2H_2$ gas. Then, a heat treatment process was performed for 30 minutes in a box furnace set at $200^{\circ}C$. The lowest sheet resistance value of the DLC film was found to be $18.11k{\Omega}/cm^2$. On the other hand, the maximum transmittance of the DLC film deposited on the PET substrate was 98.8%, and the minimum oxygen transmission rate (OTR) of the DLC film of $C_2H_2$ gas was 0.83.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.1
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• pp.49-53
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• 2011

Diamond-like carbon (DLC) films is a metastable form of amorphous carbon containing a significant fraction of Sp3 bond. DLC films have been characterized by a range of attractive mechanical, chemical, tribological, as well as optical and electrical properties. In this study DLC films were prepared by the RF magnetron sputter system on $SiO_2$ substrates using graphite target. The effects of the post annealing temperature on the Property variation of the DLC films were examined. The DLC films were annealed at temperatures ranging from 300 to $500^{\circ}C$ using rapid thermal process equipment in vacuum. The variation of electrical property and surface morphology as a function of annealing treatment was investigated by using a Hall Effect measurement and atomic force microscopy. Raman and X-ray photoelectron spectroscopy analyses revealed a structural change in the DLC films.

• Corrosion Science and Technology
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• v.6 no.1
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• pp.18-23
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• 2007

DLC coatings have been deposited onto substrate of STS 316L and Ti alloy using r.f. PACVD (plasma-assisted chemical vapor deposition) with a mixture of $C_{6}H_{6}$ and $SiH_{4}$ as the process gases. Corrosion performance of DLC coatings was investigated by electrochemical techniques (potentiodynamic polarization test and electrochemical impedance spectroscopy) and surface analysis (scanning electron microscopy). The electrolyte used in this test was a 0.89% NaCl solution of pH 7.4 at temperature $37^{\circ}C$. The porosity and protective efficiency of DLC coatings were obtained using potentiodynamic polarization test. Moreover, the delamination area and volume fraction of water uptake of DLC coatings as a function of immersion time were calculated using electrochemical impedance spectroscopy. This study provides the reliable and quantitative data for assessment of the effect of substrate on corrosion performance of Si-DLC coatings. The results showed that Si-DLC coating on Ti alloy could improve corrosion resistance more than that on STS 316L in the simulated body fluid environment. This could be attributed to the formation of a dense and low-porosity coating, which impedes the penetration of water and ions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.225-225
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• 2012

DLC (Diamind-Like Carbon) 코팅은 1970년대 이온주입기술을 통하여 개발된 것이 처음으로 알려져 있으며, 다이아몬드 구조인 SP3 구조와 그라파이트 구조인 SP2 구조가 혼재되어 있으면서 제조 방법에 따라 수소와 Si 및 다양한 금속을 내재시킬 수 있는 코팅 물질이다. DLC는 높은 경도, 내마모성, 윤활성, 표면조도 등 뛰어난 기계적 특성과 전기절연성, 화학적 안정성 그리고 높은 광학적 투과성을 가져 산업적 활용 잠재력이 높은 재료로 평가되고 있으며, 이외에도 낮은 공정 온도에서 증착할 수 있고, 고경도와 낮은 마찰계수를 가지고 있는 장점이 있다. 그러나, DLC가 열적으로 불안정하기 때문에 사용되는 환경이 $500^{\circ}C$ 이상이 되면 DLC는 자체의 성질을 잃고 거의 흑연에 가까운 물질이 되어버리는 문제가 있고, 또한 높은 압축응력과 기재와의 낮은 밀착력이 단점으로 나타나고 있다. 이에 본 연구는 그런 단점을 보완하고자 PECVD (Plasmas Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법으로 DLC박막에 여러 가지 첨가원소(F,Si,0)를 사용하여 증착시킨 후 400, 500, $600^{\circ}C$에서 1시간동안 열처리를 진행하였으며, 그에 따른 내열 특성을 평가하였다. 또한 염수분무 테스트를 통한 박막의 내식 특성을 평가하였다. DLC박막의 구조는 Raman Spectra을 통해, Sp3 (like diamond) peak와 Sp2 (like graphite) peak 의 혼재 여부를 분석하였고, FE-SEM을 이용하여 막의 표면 및 단면을 관찰하였다. 스크래치 테스트를 통해 DLC박막의 밀착력을 측정하였으며, 볼 온 디스크 타입의 Tribo-meter을 이용하여 마찰계수 변화를 관찰하였다. 또한 나노인덴터를 이용하여 미소경도를 측정하였다. 그 결과 일반 DLC 막에 비해 첨가원소가 함유된 DLC 박막에서 내식성 및 내열특성이 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.101-101
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• 2016

DLC(Diamond Like Carbon)막은 그 물성의 다양함으로 인하여 산업기계, 금형, 공구, 광학 및 수송기기의 파워셀 부품등 많은 산업분야에 활용되고 있다. 일반적으로 DLC막은 증착에 사용되는 카본의 원료에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 이는 탄화 수소계 가스(CxHy)를 사용하여 증착된 a-C:H(amorphous Hydro-Carbon)과 고체 카본을 사용하는 a-C(amorphous Carbon)이다. 또한 a-C 중 진공 아크 공법으로 제작된 막(ta-C : tetrahedral amorphous-Carbon)은 다이아몬드 성분인 sp3의 분률이 높아, 그 경도는 40 - 85 GPa 이상이며, 무수소화로 500도 이상의 고온에서도 그 물성의 변화가 적어 그 활용도가 높아지고 있다. 하지만 높은 경도와 더불어 막의 잔류응력이 높아 3 um 이상 후막화하는 것은 어렵다. 이는 높은 잔류응력으로 인한 막의 증착시, 막 자체가 파손되거나, 기판과 막사이의 계면 밀착력이 약하여 박리되거나, 또는 높은 밀착력으로 인하여 모재가 파손되는 등 다양한 문제를 발생한다. 본 연구에서는 이 고경도 무수소 DLC막(ta-C)의 후막화하는 방안으로 주요 코팅 변수와 잔류응력과의 관계를 에너지 관점에서 파악하고 이를 활용 잔류응력을 제어하여 할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.87-87
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• 2018

다이아몬드 상 탄소(diamond-like carbon, DLC)는 상당량의 $sp^3$ 결합을 가지는 비정질 탄소(a-C) 또는 수소화 비정질 탄소(a-C:H)로 이루어진 준안정 형태의 탄소이다. DLC는 전기 저항과 굴절률이 높고 화학적으로 다른 물질과 반응하지 않으며, 마찰계수가 낮고 경도가 높아 자기 디스크, 광학 소자 등의 다양한 분야에서 적용되고 있다[1,2]. 또한 다이아몬드에 비해 상온에서 성장이 가능할 정도로 합성온도가 낮아 적용 기판의 제한이 거의 없고, 증착 방법과 조건에 따라 탄소 결합의 다양성과 비정질성이 변화하기 때문에 넓은 범위의 특성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 지금까지 DLC 박막의 광학적 특성, 특히 굴절률, 광학적인 에너지 밴드 갭, 자외선과 적외선 투과성에 대해서는 많은 연구가 진행되었으나 가시광선의 투과성에 대한 연구는 제한적이며[4], 가시광선 투과도 개선에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 ITO 기판 위에 DLC를 합성하고 기계적 특성과 가시광선 영역 투과도를 조사하였다. RF-PECVD(radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법에 의해서 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스 비율과 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스 비율을 변화시켜 ITO 기판 위에 DLC 박막을 합성하였다. 공정 압력과 rf-power, 증착시간, 기판온도는 0.2 torr, 40 W, 5 분, $50^{\circ}C$로 고정하고, 공정 가스는 $C_2H_2+Ar$과 $C_2H_2+N_2$가 200 sccm이 되도록 비율을 변화하였다. $C_2H_2:Ar$과 $C_2H_2:N_2$의 비율은 180 : 20, 160 : 40, 140 : 60, 120 : 80, 100 : 100이 되도록 가스의 유량을 조절하였다. 투과도는 가시광선(380 ~ 780 nm) 범위에서 측정하였고 두께와 표면조도는 AFM으로 측정하였다. 투과도는 $C_2H_2+Ar$의 Ar 가스 비율이 증가할수록 증가해 140 : 60일 때 최댓값을 나타낸 후 다시 감소하였다. $C_2H_2+N_2$ 투과도는 $N_2$ 가스 비율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 표면 거칠기는 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스를 사용한 경우의 Ar의 가스 비율이 증가할수록 증가하였다. 그러나 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스를 사용한 경우에는 $N_2$ 가스의 혼합 비율이 증가할수록 감소하였다.