• 한국표면공학회지
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• 제43권3호
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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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• 제27권6호
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• pp.308-313
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• 2011

본 연구에서는 수직 하중과 미끄럼 속도가 DLC (a-C:H)와 WC/C (a-C:H:W)의 마찰 특성에 미치는 영향을 파악하기 위해 ball-on-disk 형태의 마찰 실험 장치를 이용하여 실험을 수행하였다. 연구 대상 고체 윤활막인 DLC와 WC/C는 AISI 52100 steel ball의 표면에 증착되었으며, 상대 마찰면의 재질은 침탄 경화된 SCM 415 Cr-Mo steel이다. 실험은 상대 습도가 20~40 %이고 온도가 $16{\sim}24^{\circ}C$인 대기 분위기에서 다양한 미끄럼 속도 (0.1, 0.78, 1.56, 3.13, 6.25, 12.5, 25, 50, 100 mm/s) 및 수직 하중 (2.4, 4.8, 9.6 N) 조건에 대해 수행되었다. 실험 결과로 각각의 실험 조건에서의 DLC와 WC/C의 운동 마찰 계수를 얻었다. 실험 결과 DLC와 WC/C의 운동 마찰 계수는 미끄럼 속도가 증가할 수록 대체로 증가하였으며, 수직 하중에 관계없이 거의 일정한 값을 보였다. 그리고 동일한 실험 조건에서 DLC의 마찰 계수가 WC/C의 마찰 계수에 비해 대체로 낮은 값을 보였다.

• Archives of Metallurgy and Materials
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• 제65권4호
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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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.

• 열처리공학회지
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• 제31권4호
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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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권1호
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• pp.49-53
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• 2011

Diamond-like carbon (DLC)은 $Sp^3$ 결합분율이 높은 준안정 상태의 비정질 탄소물질로 이루어진 박막이다. DLC는 기계적 특성, 화학적 특성, 윤활 특성뿐만 아니라 광학적, 전기적 특성 또한 우수한 물질이다. 본 연구에서는 DLC 박막을 그라파이트(graphite) 타깃을 출발 물질로 하여 고주파 마그네트론 스퍼터(RF magnetron sputter)로 $SiO_2$ 기판 상에 증착하였다. 증착된 DLC 박막은 후 열처리를 하였으며 열처리 온도에 따른 DLC 박막의 특성 변화를 관찰하였다. 열처리는 진공에서 급속가열법(rapid thermal process)으로 $300{\sim}500^{\circ}C$ 범위에서 시행하였다. 열처리된 DLC 박막은 전기적 특성 평가를 위하여 Hall 계수 측정기를 이용하여 상온 비저항을 측정하였으며 표면 변화를 확인하기 위하여 원자력 현미경(atomic force microscopy)을 이용하여 표면형상 변화를 관찰 하였다. 또한 표면특성, 비저항 특성 변화와 구조적 특성 변화와의 관계를 확인하기 위하여 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)과 라만 분광법을 이용하여 열처리에 따른 DLC 박막의 구조 변화를 관찰하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제6권1호
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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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.