Modulated pulsed power (MPP) 스퍼터링은 펄스 전압 shape, amplitude, duration의 modulation을 통해 증착율 손실을 극복하는 고출력 펄스 마그네트론 스퍼터링의 한 종류이다. Micro second 범위에서 on/off 시간을 다중 세트 형태로 자유롭게 프로그램 할 수 있어서 아킹 없이 고전류 영역의 마그네트론 동작을 할 수 있으므로, 고주파 유도 결합 플라즈마원이나 마이크로웨이브 투입 등의 부가적인 플라즈마 없이도 스퍼터링 재료의 이온화 정도를 획기적으로 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 $2{\times}1{\times}0.2$의 sputtering system에서 기판 캐리어를 이용해서 $400{\times}400mm$ 기판을 $272{\times}500mm$ 크기의 AZO target (Al 2 wt%)이 설치되어 있는 moving magnet cathode (MMC)을 이용하여 MPP로 증착했다. 두 종류의 micro pulse set을 하나의 macro pulse에 사용함으로서 weakly ionized plasma와 strongly ionized plasma를 만들 수 있다. 다양한 micro pulse set을 이용하여 평균 전력 2 kW에서 peak 전력을 4 kW에서 45 kW까지 상승 시킬 수 있으며, 이 때 타겟-기판 거리 80 mm에서 이온전류밀도는 $5mA/cm^2$에서 $20mA/cm^2$까지 상승했다. MPP는 같은 평균 전력에서 repetition frequency가 증가할 때, 증착 속도가 증가했으며, 같은 repetition frequency에서 macro pulse length가 증가할 때도, 증착 속도가 증가했다. 최적화된 marco, micro pulse set에서 증착 속도는 평균 전력 2 kW에서 110 nm/min이었고, 700 nm의 박막에서 비저항은 $1-2{\times}10^{-3}ohm{\cdot}cm$였다. 표면거칠기 Rrms는 약 3 nm였고, 400-700 nm 영역의 평균 투과도는 72-76%였다.
The degradation of mechanical properties of nitride coatings to steel substrates is one of the main challenges for industrial applications. In this study, plasma nitriding treatment was used in order to increase the mechanical properties of Mo-Cu-N coating to the H13 tool steel. The nanostructured Mo-Cu-N coating was deposited using pulsed DC magnetron sputtering method with a single alloy Mo-Cu target. Mechanical properties of MoN-Cu coated samples after nitriding were found to be relatively better than non-nitrided MoN-Cu coating.
This study reports a fabrication of $TiO_2$ on the surface of dental implants by pulsed d.c. magnetron sputtering from a Ti target. A systematic investigation on the microstructure and mechanical properties of $TiO_2$ films was carried out with the variation of $O_2$ contents and substrate temperatures. The effects of deposition parameters on the fabricated structures were investigated by X-ray diffraction (XRD) technique and field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Hydrophilic properties were evaluated by measuring water contact angles on the film surface. With increasing $O_2$ contents up to 40%, surface roughness of $TiO_2$ film increased while relatively smooth surface was obtained with 50% $O_2$ contents. Surface roughness and adhesion strength both increased as substrate temperature increased up to $200^{\circ}C$. From these results, hydrophilic and adhesive properties of the present $TiO_2$ films synthesized with 40% $O_2$ at $200^{\circ}C$ are regarded to be suitable for bio-compatible applications.
Pulsed DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 Polymer 및 Glass 기판 위에 $SiN_{\chi}$ (Silicon Nitride) 박막을 합성 시키고 이들의 구조적, 광학적 특성을 조사하였다. 막두께는 100 nm로 고정하였으며, power mode 및 질소 가스 유량비를 변수로 합성하였다.
Kim, Jung-hyo;Cha, Byung-Chul;Lee, Keun-Hak;Park, Won-Wook
한국표면공학회:학술대회논문집
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한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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pp.179-180
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2012
Aluminum alloys are widely known as non-ferrous metal with light weight and high strength. Consequently, these materials take center stage in the aircraft and automobile industry. The Al7075 aluminum alloy is based on the Al-Zn-Mg-Cu and one of the strongest wrought aluminum alloys. Aluminum nitride has ten times higher thermal conductivity($319W/m{\cdot}K$) than Al2O3 and also has outstanding electric insulation($1{\times}1014{\Omega}{\cdot}cm$). Furthermore, it has high mechanical property (430 MPa) even though its co-efficient of thermal expansion is less than alumina For these reasons, it has great possibilities to be used for not only the field which needs high strength lightweight but also electronic material field because of its suitability to be applied to the insulator film of PCB or wafer of ceramic with high heat conduction. This paper investigates the mechanical properties and corrosion behavior of aluminum alloy Al7075 deposited with aluminum nitride thin films To improve the surface properties of Al7075 with respect to hardness, and resistance to corrosion, aluminum nitride thin films have been deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. The pulsed DC power provides arc-free deposition of insulating films.
Modulated Pulse Power (MPP) magnetron sputtering is a new high-power pulsed magnetron sputtering (HPPMS) technology which overcomes the low deposition rate problem by modulating the pulse voltage shape, amplitude, and the duration. Highly ionized magnetron sputtering can be performed without arcing because it can be controlled as multiple steps of micro pulses within one overall pulse period in the range of 500-3,000 ${\mu}s$. In this study, the various waveforms of discharge voltage and current for micro pulse sets of MPP were investigated to find the possibility of controlling the strongly ionized plasma mode. Enhanced ionization of the sputtered metal atoms was obtained by OES. Large grained columnar structure can be grown by the strongly ionized plasma mode in the AZO deposition using MPP. In the most highly ionized deposition condition, the preferred orientation of (002) plane decreased, and the resistivity, therefore, increased by the plasma damage.
마그네트론 타겟에서 일어나는 다양한 물리적 현상에 의한 결과로 인해 발생하는 타겟 표면의 온도를 측정함으로써 그 분포가 플라즈마, 혹은 증착되는 박막에 영향을 줄 수 있는 가능성을 분석하였다. 마그네트론 스퍼터링의 타겟은 크게 원형 타겟과 사각 타겟으로 구분되는데, 사각 타겟에서는 자기장에 의한 corner effect 등에 의해 전자 집중 방전 영역이 발생하고 그것에 의해 타겟 표면에서 불균일한 온도분포가 생성됨을 확인했다. 국부적으로 온도가 높게 올라가는 지역은 비스퍼터링 지역에 비해 $10{\sim}20^{\circ}C$ 정도 높았으며, 스퍼터링 공정 시 문제점 중에 하나인 particle이 발생하면 그 부분에서 온도가 $20^{\circ}C$ 정도 더 상승함을 알 수 있었다. 이런 영향은 증착되는 박막의 균일도에도 적지 않은 영향을 주었으며 세라믹 타겟의 경우, 균열의 원인이 될 수 있고, 불균일한 타겟 침식으로 타겟의 수명을 단축시키는 문제를 유발하기도 한다.
MgO thin films were deposited by internal ICP-assisted reactive-magnetron sputtering with bipolar pulse bias on a substrate to suppress random arcs. Mg is reactively sputtered by a bipolar pulsed DC power of 100 kHz into ICP generated by a dielectrically shielded internal antenna. At a mass flow ratio of $Ar/O_2$ = 10 : 2 and an ICP/sputter power ratio of 1 : 1, optimal film properties were obtained (a powder-like crystal orientation distribution and a RMS surface roughness of approximately 0.42 nm). A bipolar pulse substrate bias at a proper frequency (~a few kHz) prevented random arc events. The crystalline preferred orientations varied between the (111), (200) and (220) orientations. By optimizing the plasma conditions, films having similar bulk crystallinity characteristics (JCPDS data) were successfully obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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