• 제목/요약/키워드: Reactive DC magnetron sputtering

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다양한 색상 구현을 위한 물리적 박막 증착 공정에 관한 연구

  • 김병철;김왕렬;김현승;오철욱;송선구;국형원;권민철
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.244.2-244.2
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    • 2014
  • 금속, 플라스틱, 유리 등의 재료 표면에 다양한 색상을 표현하기 위해 일반적으로 습식 도금을 많이 적용하고 있다. 하지만 습식 도금은 공정 수가 많을 뿐만 아니라 위험물질 및 오염물질을 많이 사용하기 때문에 산업사고, 환경오염 등을 야기 시킨다. 따라서 본 연구에서는 친환경적 방법인 물리적기상증착(PVD ; Physical Vapor Deposition) 방식의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering)으로 색상을 구현하였다. PVD 방식의 증착은 습식 도금 방식에 비해 친환경적이며, 전처리에서 후처리까지 한 공정으로 가능하다는 점이다. 스퍼터링은 PVD의 다른 방식인 E-beam 방식에 비해 대량생산을 할 수 있다는 장점이 있다. 양산형 스퍼터링 장비(${\Phi}1200mm{\times}H1400mm$)로 실험을 진행하였으며, 증착 물질은 Ti, Al, Cr 을 사용하였고, 반응성 가스(Reactive Gas) 로는 N2, C2H2 가스를 사용하였다. 전처리는 LIS (Linear Ion Source)로 식각(Etching) 하였고, 펄스직류전원공급장치(Pulsed DC Power Supply)를 사용하여 증착 하였으며, 증착시 기판에 bias (-100 V)를 인가 하였다. 그 결과 회색계열, 갈색계열 등 여러가지 색을 구현할 수 있었으며, 증착된 박막의 특성을 알아보기 위하여 색차계, 내마모 시험기, 연필경도 시험기를 사용하였다. 향후 후처리 공정으로 내지문(AF ; anti fingerprint coating) 박막 등과 같은 실용적인 박막을 증착할 계획이다.

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고품위 자성체 박막 코팅 시스템 (Coating System for High Quality Ferromagnetic Thin Films)

  • 김기범;황윤식;김영식;박장식;박재범
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.231-232
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    • 2007
  • Nickel oxide thin films were deposited by the DC magnetron reactive sputtering process under the conditions such as various oxygen flow rates(0, 3, 6, 8, 10 sccm) with constant 33 sccm argon flow rate for the sputtering time of 40 second with the power of 0.3 kW. Sheet resistances were measured by the four point probes. In order to observe discharge voltage characteristics according to the oxygen flow rates, the sputtering processes were performed under the powers of 0.2kW and 0.3kW. The feasibility of the coating system for high quality ferromagnetic thin films was tested through the electromagnetic simulation and the thin film thickness measurement from the experiment. It was shown that a discharge voltage was decreased under the low power and low oxygen flow rate, since the oxygen was quickly saturated on nickel target surface. The sheet resistance was increased as oxygen flow rate increased. The film thickness deposited by the coating system for ferromagnetic target was improved approximately 10% in comparison with previous coating systems.

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코발트 산화물 박막을 이용한 박막형 슈퍼 캐패시터의 제작 및 특성평가 (Fabrication and Analysis of Thin Film Supercapacitor using a Cobalt Oxide Thin Film Electrode)

  • 김한기;임재홍;전은정;성태연;조원일;윤영수
    • 한국재료학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.339-344
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    • 2001
  • 코발트 산화물 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판위에 Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$로 구성된 전고상의 박막형 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 각각의 Co$_3$O$_4$박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 $O_2$/[Ar+O$_2$] 비를 증가 시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 비록 벌크 타입의 슈퍼캐패시터에 비해 낮은 전기용량 (5-25mF/$\textrm{cm}^2$-$\mu\textrm{m}$)을 가졌지만, Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ 구조로 제작된 전고상 박막형 슈퍼캐패시터는 벌크 타입과 비슷한 거동을 나타내었다 0-2V의 전압구간, 50$\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$의 전류밀도에서 약 400사이클 까지 안정한 방전용량을 유지함을 관찰할 수 있었다 이러한 전고상 박막형 슈퍼캐패시터의 전기화학적 특성은 $O_2$/[Ar+O$_2$] 비에 의존하는데, 이러한 의존성을 구조적, 전기적 특성 및 표면특성을 분석하여 설명하였다.

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폐자로형 평면 인덕터의 제조 및 고주파 특성에 관한 연구 (A Study on the Fabrication and High Frequency Characteristics of Close type Magnetic Planar Inductor)

  • 이창호;신동훈;남승의;김형준
    • 한국자기학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.241-248
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    • 1998
  • 본 연구에서는 micro magnetic device의 제작과 특성 분석을 위하여 고주파수 대역에서 사용가능한 자성체의 개발과 meander형 마이크로 코일의 가공 기술 확립에 그 목적을 두었다. 자성체로서는 DC magnetron reactive sputtering system에 의해 제조된 초 미세결정구조를 갖는 FeTaC, FeTaN막을 사용하였으며, 그 자기적 특성은 다음과 같다. Bs:13~17kG, Hc:0.1~0.2Oe, $\mu$':2000~4000. 전기 도금법에 의해 제작된 Cu코일은 2$\mu$$\Omega$-cm의 비저항을 나타내었으며, 공심형 5turn 언덕터의 경우에는 50nH의 인덕턴스와 700MHz의 공진 주파수 그리고 200MHz에서 30의 성능 지수를 보였다. 또한 meandergudxo의 폐자로 인덕터에서 인덕턴스는 150nH, 공진 주파수는 100MHz, 그리고 성능지수는 10~30 MHz에서 4의 값을 나타내었다.

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태양열 흡수판용 복층 TiNOx 박막의 제조와 특성 분석 (Characteristic Analysis and Preparation of Multi-layer TiNOx Thin Films for Solar-thermal Absorber)

  • 오동현;한상욱;김현후;장건익;이용준
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제27권12호
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    • pp.820-824
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    • 2014
  • TiNOx multi-layer thin films on aluminum substrates were prepared by DC reactive magnetron sputtering method. 4 multi-layers of $TiO_2$/TiNOx(LMVF)/TiNOx(HMVF)/Ti/substrate have been prepared with ratio of Ar and ($N_2+O_2$) gas mixture. $TiO_2$ of top layer is anti-reflection layer on double TiNOx(LMVF)/TiNOx(HMVF) layers and Ti metal of infrared reflection layer. In this study, the crystallinity and surface properties of TiNOx thin films were estimated by X-ray diffraction(XRD) and field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), respectively. The grain size of TiNOx thin films shows to increase with increasing sputtering power. The composition of thin films has been investigated using electron probe microanalysis(EPMA). The optical properties with wavelength spectrum were recorded by UV-Vis-NIR spectrophotometry at a range of 200~1,500 nm. The TiNOx multi-layer films show the excellent optical performance beyond 9% of reflectance in those ranges wavelength.

크로질화박막 스트레인 게이지의 특성 (Characteristics of Chromiun Nitride Thin-film Strain Guges)

  • 정귀상;김길중
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2000년도 춘계학술대회 논문집 전자세라믹스 센서 및 박막재료 반도체재료 일렉트렛트 및 응용기술
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    • pp.134-138
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    • 2000
  • The physical, electrical and piezoresitive characteristics of CrN(chromiun nitride) thin-films on silicon substrates have been investigated for use as strain gauges. The thin-film depositions have been carried out by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitrogen atmosphere(Ar-(5~25 %)$N_2$). The deposited CrN thin-films with thickness of $3500{\AA}$nd annealing conditions($300^{\circ}C$, 48 hr) in Ar-10 % $N_2$ deposition atmosphere have been selected as the ideal piezoresistive material for the strain gauges. Under optimum conditions, the CrN thin-films for the strain gauges is obtained a high electrical resistivity, $\rho=1147.65\;{\mu}{\Omega}cm$, a low temperature coefficient of resistance, TCR=-186 ppm/$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a good longitudinal gauge factor, GF=11.17.

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고온 스트레인 게이지용 질화탄탈박막의 제작 (Fabrication of Tantalum Nitride Thin-Film as High-temperature Strain Gauges)

  • 최성규;나경일;남효덕;정귀상
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.1022-1025
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    • 2001
  • This paper presents the characteristics of TaN thin-film as high-temperature strain gauges, which were deposited on Si substrate by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitrogen atmosphere(Ar-(4∼20%)N$_2$). The electrical and mechanical characteristics of these films investigated with the thickness range 1650∼1870${\AA}$ and room temperature resistivities in the range 178.3 ${\mu}$$\Omega$cm to 3175.7 ${\mu}$$\Omega$cm. The TaN thin-film strain gauge deposited in Ar-(20%)N$_2$atmosphere is obtained a temperature coefficient of resistance(TCR), 0∼-1357 ppm/$^{\circ}C$ in the temperature range 25∼275$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a longitudinal gauge factor, 2.92∼3.47. Because of their high resistivity, low TCR and linear gauge factor, these cermet thin-film may allow high-temperature strain gauges miniaturization.

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상유전 $ZrTiO_4$박막의 유전특성 분석에 관한 연구 (Dielectric Properties Analysis in Paraelectric $ZrTiO_4$Thin Films)

  • 허진희;김경해;이준신
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.547-549
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    • 2001
  • The dielectric constants and dielectric losses of ZrTiO$_4$thin films deposited by DC magnetron reactive sputtering were investigated. The paraelectric properties were measured in the 100kHz range. As the deposition temperature increased (up to 67$0^{\circ}C$), the dielectric losses (tan$\delta$) decreased (down to 0.017$\pm$0.007), while the dielectric constants ($\varepsilon$) were in the range of 35$\pm$7. Post annealing at 80$0^{\circ}C$ in oxygen for 2h reduced tan$\delta$ down to 0.005$\pm$0.001, higher than those of well-sintered bulk ZrTiO$_4$.

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나노복합체 nc-TiN/a-Si3N4 코팅막의 합성 및 기계적 성질 (Synthesis and Mechanical Properties of nc-TiN/a-Si3N4 Nanocomposite Coating Layer)

  • 김광호;윤석영;김수현;이건환
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2002년도 춘계학술발표회 초록집
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    • pp.49-49
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    • 2002
  • 독립된 티타늄(Ti)과 실리콘(Si) 타켓을 사용하여 DC reactive magnetron co-sputtering 공 정으로 Ti-Si-N 코탱막을 SKD 11 합금강위에 합성하였다. 고분해능 TEM 및 XPS 분석들로부터 Ti-Si-N 코탱막은 나노미터 크기의 TiN결정체들이 비정질 Si3N4 기지에 분산된 나노복합체의 마세구조를 냐타내었다. 코탱막의 경도는 11 at.%의 Si 함량에서 39 GPa의 최 고 경도값을 나타내었고 이 경우 미셰조직은 5nm 크기의 미세한 TiN 결정이 비정절상의 기지에 균일하게 분포된 특성을 보였다 .. Ti-Si-N 박막내에 Si 함량이 증가할수록 TiN 결정 상들은 다배향성을 나타내었고 크기가 감소하였으며 비정질상에 의해 완전히 둘려싸언 형상 으로 변화하였다. 높은 Si 함량에서는 질소 소스의 부족현상에 의하여 코팅막내에서 free Si 가 나타났다. 상대습도가 증가함에 따라 Ti-Si-N 코탱막의 마찰계수와 마모량이 현저하게 감소하였다. 강재에 대한 Ti-Si-N 코팅막의 마모거동에 있어서 Si02 냐 Si(OH)2 같은 얇은 윤활막의 형성이 중요한 역할을 하는 것으로 판단되어졌다.

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The Mechanical and Optical Properties of Diamond-like Carbon Films on Buffer-Layered Zinc Sulfide Substrates

  • Song, Young-Silk;Song, Jerng-Sik;Park, Yoon
    • The Korean Journal of Ceramics
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    • 제4권1호
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    • pp.9-14
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    • 1998
  • Diamond-like carbon(DLC) films were deposited on buffer-layered ZnS substrates by radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition(RF-PECVD) method. Ge and GeC buffer layera were used between DLC and ZnS substrates to promote the adhesion of DLC on ZnS substrates. Ge buffer layers were sputter deposited by RF magnetron sputtering and $GeC^1$ buffer layers were deposited by same method except using acetylene reactive gas. The relatinship between film properties and deposition conditions was investigated using gas pressure, RF power and dc bias voltage as PECVD parameters. The hardness of DLC films were measured by micro Vickers hardness test and the adhesion of DLC films on buffer-layered ZnS substrates were studied by Sebastian V stud pull tester. The optical properties of DLC films on butter-layered ZnS substrates were characterized by ellipsometer and FTIR spectroscopy.

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