• 한국진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-15
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• 2002

진공 여과 음극 아크(Filtered Vacuum cathodic Arc, FVA) 증착법을 이용하여 초경질 다이아몬드상 카본 박막(tetrahedral amorphous carbon, ta-C)을 합성하였다. FVA 증착법은 이온화율이 높고, 치밀한 다이아몬드상 카본 박막 증착에 적당한 이온 에너지를 갖는 등의 장점을 갖고 있다. 하지만, 이때의 카본 이온 에너지는 아크 소스의 조작만으로는 쉽게 조절되지 못한다는 단점을 갖고 있다. 다양한 물성 조절을 위해, 본 연구에서는 기판에 바이어스 전압을 인가하여 ta-C박막의 기계적 물성을 제어하였다. 기판의 바이어스 전압이 증가함에 따라, 기계적 물성 및 밀도는 바이어스 전압이 -100 V인 경우에 최대값을 보였다. 최대 경도값 및 밀도는 각각 55$\pm$3 GPa, 3.6$\pm$0.4 g/㎤로 이는 RF PACVD나 이온빔으로 증착되는 DLC의 3~5배에 이르는 값이다. 조성 및 구조 분석은 Raman spectroscopy와 NEXAFS spectroscopy를 이용하여 조사하였다. 각 바이어스 전압에 따른 박막의 물성 변화는 박막내의 $sp^2$와 $sp^3$ 혼성결합 분율의 변화의 관점으로 이해할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.214-214
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• 2013

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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.138-138
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• 1999

자장 여과 진공 아크법(Filtered Vacuum Arc :FVA)에 의해 증착된 비정질 다이아몬드 박막은 기계적, 광학적 특성이 매우 우수하여 많은 연구자들의 관심의 대상이 되어 왔다. 그러나 아크의 불안정성은 자장 여과 아크 소스의 연속적인 운전을 제한하고, 결과적으로 낮은 생산성을 가져왔다. 본 연구에서는 음극의 형태 및 음극 부근에서의 자기장의 구조를 음극 부식 거동의 관점에서 수치모사 및 실험을 통해서 조사하였다. 소스 전자석과 인출 전자석의 자극 방향이 평행하게 된 구조에서 (magnetic mirror configuration), 음극 후면에 반대 방향의 자극을 가지는 영구자석을 돔으로서 아크 불안정성을 억제할 수 있었다. 또한 소스 전자석에 진동하는 전류를 인가함으로써 아크 스팟의 운동 면적을 효과적으로 확장할 수 있었다. 시간 변화에 따른 빔 전류의 변화로부터 테이프형 음극이 우물형 음극에 비하여 더 안정하다는 것을 확인하였다. 진동하는 소스 전자석의 전류와 직경 80mm의 테이퍼형 음극을 사용하여, 아크 전류 60A에서 약 2000분 동안 사용하였으며, 이때 부식된 부피는 사용 가능한 음극 부피의 약 90%였다. 그리고 약 350mA의 안정한 빔 전류를 현재의 조건에서 얻었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권12호
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• pp.28-32
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• 2010

Technical demands for aspheric glass lens formed in market increases its application from simple camera lens module to fiber optics connection module in optical engineering. WC is often used as a metal core of the aspheric glass lens, but the long life time is issued because it fabricated in high temperature and high pressure environment. High hard thin film coating of lens core increases the core life time critically. Diamond Like Carbon(DLC) thin film coating shows very high hardness and low surface roughness, i.e. low friction between a glass lens and a metal core, and thus draw interests from an optical manufacturing industry. In addition, DLC thin film coating can removed by etching process and deposit the film again, which makes the core renewable. In this study, DLC films were deposited on the SiC ceramic core. The process variable in FVA(Filtered Vacuum Arc) method was the substrate bias-voltage. Deposited thin film was evaluated by raman spectroscopy, AFM and nano indenter and measured its crystal structure, surface roughness, and hardness. After applying optimum thin film condition, the life time and crystal structure transition of DLC thin film was monitored.

• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.25-34
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• 2003

탄소 원자 간의 interaction potential로서 Tersoff에 의해 제안된 반 경험적인 potential을 이용하여 고경질 탄소박막의 합성 거동을 전산 모사하였다. 고에너지의 탄소익사를 diamond (100) 표면에 충돌시켜 고밀도의 비정질 탄소박막을 만들 수 있었으며, 전산모사에 의해 합성된 탄소 박막의 물성과 Shin 등이 발표한 filtered cathodic arc 공정에 의해 합성된 탄소의 물성을 비교하였다. ta-C 합성 실험에서 관찰된 바와 같이 최적의 에너지 영역에서 다이아몬드에 가장 유사한 물성의 필름이 합성되었으며, 이때의 입사원자 에너지인 50 eV 는 실험적으로 최적의 필름이 얻어지는 조건에서의 탄소이온 에너지와 유사하였다. 전산모사에 의해 합성된 박막은 비정질이었으며, 다이아몬드 lattice에 해당하는 short range order를 가지긴 있었다. 그러나, 최적의 에너지 조건에서는 2.1 $\AA$의 거리의 준안정 site에 탄소들이 많이 존재하는 것을 알 수 있었는데, 이는 필름 표면의 국부적 급냉효과가 최대가 되는 조건과 일치하였다. 이러한 결과는 다이아몬드상 카본필름의 합성에 있어서, 고 에너지의 탄소인자가 충돌하면서 발생하는 국소적인 열에너지의 증가가 가장 빨리 제거되는 조건에서 최적의 물성을 가지는 경질탄소 필름이 형성되는 것을 보여주고 있다.

• 한국표면공학회지
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• 제44권5호
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• pp.213-219
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• 2011

Recently aspheric lenses are widely used for superpricision optical instruments, such as cellular phone camera modules, digital cameras and optical communication modules. The aspherical lenses are processed using mold core under high temperature compressive forming pressure. It is imperative to develop superhard protective films for the life extension of lens forming mold core. Especially ta-C films with higher $sp^3$ fractions receive attentions for the life extension of lens forming mold and, in turn, the cost reduction of lenses due to their suprior high temperature stability, high hardness and smooth surfaces. In this study ta-C films were processed on WC mold as a function of substrate bias voltage using FVA (Filtered Vacuum Arc) method. The processed films were characterized by Raman spectroscopy and nano-indentation to investigate bonding nature and hardness, respectively. The film with maximun 87% of $sp^3$ fraction was obtained at the substrate bias voltage of -60 V, which was closest to ta-C film. ta-C films showed better high temperature stability by sustaining relatively high fraction of $sp^3$ bonding even after 2,000 glass lens forming applications.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권10호
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• pp.812-816
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• 2011

An optical lens is usually produced in the manner of high temperature compression molding with tungsten carbide alloy molding cores, it is necessary to develop and study technology for super-precision processing of molding cores and coating the core surface. As main methods used in surface improvement technologies using thin film, DLC present high hardness, chemical stability, and outstanding durability of abrasion to be extensively applied in various industrial fields. In this study, the effect of DLC coating of a thin film by means of the FVAS (filtered vacuum arc source) analyzed the characteristics of thin film. Surface roughness before and after DLC coating was measured and the result showed that the surface roughness was improved after coating as compared to before coating. In conclusion, it was observed that DLC coating of the ultra hard alloy core surface for molding had an effect on improving the surface roughness and shape of the core surface. It is considered that this will have an effect on improving abrasion resistance and the service life of the core surface.