• 암석학회지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.34-45
• /
• 2004

본 연구는 제주도에 분포하는 현무암에 포획된 맨틀포획암과 맨틀포획암에 포획된 유체포유물에 대한 암석 및 조직에 대한 기재와 하부지각물질이 초고온의 변성작용을 받아 형성된 부카이트라는 산성질포획암에 관한 예비연구이다. 제주도에 분포하는 알칼리현무암에는 초염기성포획암, 산성질포획암, 큐뮬레이트포획암이 풍부하게 포획되어 있다. 초염기성포획암은 첨정석(스피넬)-레졸라이트가 대부분이며, 첨정석-레졸라이트는 감람석, 사방휘석, 단사휘석과 첨정석로 이루어져 있다. 부카이트는 석영, 사장석과 검은 세맥으로 이루어져 있으며, 큐뮬레이트포획암은 단사휘석 혹은 단사휘석과 사장석으로 이루어진 거정의 결정들로 구성되어 있다. 이들 포획암들의 구성입자들은 조립질이며, 하부지각/상부맨틀에서의 복잡한 진화사를 보여주는 변성암의 특징을 나타낸다. 초염기성포획암에는 프로토그라뉼라, 반상쇄성, 등립질의 조직이 관찰되며, 이러한 조직의 존재는 제주도의 상부맨틀에 전단체계가 형성되어 있음을 나타낸다. 프로토그라뉼라 조직에서는 거정의 사방휘석 결정들 중간에 첨정석, 세립의 감람석이 시공간적인 연관성을 지니고 항상 같이 산출되어지는데 이는 첨정석과 감람석이 사방휘석에서 용리되어진 것으로 여겨진다. 이러한 첨정석과 감람석이 사방휘석에서 용리되어진 조직은 프로토그라뉼라조직이 형성되기 이전에 고온에서 알루미나 함량을 많이 지닌 암석이 평형상태를 유지했음을 의미하며, 원래의 암석은 알루미나가 풍부한 사방휘석을 지닌 페리도타이트인 것을 암시한다. 이러한 하부지각/상부맨틀에서 유래하는 포획암에는 세 종류의 유체포유물이 포획되어 있다. I형은 이산화탄소를 풍부하게 가지고 있는 포유물이고, II형은 다상의 규산염용융포유물로서 유리$\pm$탈유리화된 결정들$\pm$딸결정들 ＋수축기포로 구성되어 있다. III형은 황화용융포유물이다. 제주도의 맨틀포획암에는 I형이 가장 풍부하게 포획되어 있으며, 이산화탄소가 맨틀에 존재하는 가장 풍부한 휘발성성분이며, 맨틀과 같은 고온고압에서 하나의 독립된 상으로 존재한다는 것을 반영하고 있다. 또한 맨틀과 같은 환경에서 규산염멜트(melt), 황화멜트, 이산화탄소가스 사이에 서로 불용융(immscibility) 상태도 형성되고 있음을 나타내고 있다. 대부분의 다상의 규산염용융포유물 (II형)은 상당한 양의 규산질 유리를 지니고 있으며, 이는 하부지각/상부맨틀에서 SiO$_2$ 함량이 높은 규산질마그마가 형성되고 있음을 지시한다. 암석학적, 지화학적 정보와 함께 맨틀 혹은 하부지각 암석에 포획된 유체포유물과 용융포유물 데이터는 한반도의 맨틀에 대한 유체체계, 유체-마그마-광물 사이의 강호작용, 모암인 포획암에 대한 압력-온도 진화사를 파악하는데 크게 이용될 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.135-135
• /
• 2018

천이금속 질화물 코팅은 우수한 기계적 특성들로 인해 공구 코팅으로 많이 사용 되어왔다. 그 중에서도 특히 Cr계 경질 코팅은 높은 경도와 낮은 표면조도, 우수한 마찰특성 등 뛰어난 기계적 특성을 나타내므로 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구산업의 발전으로 인해 공구가 더욱 가혹한 환경에서 사용됨에 따라, 공구의 수명을 향상시키고 보호하기 위해 코팅의 높은 밀착력이 요구되고 있으며, 모재와 코팅 사이에 중간층을 합성함으로써 공구의 밀착력을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이전 연구에서 모재/중간층/코팅간의 경도와 탄성계수 비율(H/E ratio)의 구배가 코팅의 밀착력에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로, WC 모재와 Cr계 코팅의 중간값의 H/E ratio를 갖는 중간층의 합성을 통해 코팅의 밀착력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 코팅의 밀착력을 향상시키기 위해 다양한 중간층을 증착한 CrZrN, CrAlN 코팅을 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장비를 이용하여 합성하였다. 모재로는 디스크 형상의 WC-6wt.%Co 시편을 사용하였고 Cr, Zr, Si, Al single 타겟을 이용하여 Cr, CrN, CrZrN, CrZrSiN 등의 중간층이 증착된 코팅을 합성했다. 코팅의 합금상, 경도 및 탄성계수, 미세조직 및 조성, 표면 조도을 확인하기 위해 X-ray diffractometer (XRD), Fischer scope, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy를 사용하였고, 코팅의 밀착 특성을 분석하기 위해 scratch tester와 optical microscopy (OM)를 이용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrZrN 및 CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(33.4-35.8 GPa)와 탄성계수(384.1-391.4 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였다. CrZrN 코팅의 경우 CrN 합금상 중간층을 갖을 때 가장 낮은 값을 보였으며, CrAlN 코팅의 경우 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착하였을때 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착하였을 때(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 코팅의 밀착력의 경우도 마찰계수와 비슷한 경향을 보였다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 SiNx 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

• 한국자기학회지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.123-128
• /
• 2017

PtMn계 스핀밸브(Spin Valve, SV) 다층박막의 하부층 구조를 달리하여 제작된 시료를 열처리 후 측정한 자기저항(magnetoresistance, MR) 곡선과 자기이력 곡선(MH loop)으로부터 얻은 등방성의 자기적 특성을 조사하였다. PtMn층이 없는 스핀밸브 구조의 Glass/Ta(10 nm)/CoFe(6 nm)/Cu(2.5 nm)/CoFe(3 nm)/Ta(4 nm) 다층박막으로 측정한 MR 곡선에서 얻은 교환결합력($H_{ex}$), 보자력($H_c$), 자기저항비(MR(%))는 각각 0 Oe, 약 25 Oe, 3.3 %이었다. Glass/Ta(10 nm)/CoFe(6 nm)/Cu(2.5 nm)/CoFe(3 nm)/PtMn(6 nm)/Ta(4 nm) 다층박막으로 측정한 MR 곡선에서 반강자성체인 PtMn 박막으로 나타낸 효과로 하여금 나비 날개 형태로 얻은 $H_{ex}$, $H_c$, MR(%)는 각각 2 Oe, 316 Oe, 4.4 %이었다. 반강자성체인 PtMn층이 중간층으로 삽입된 이중 GMR-SV 다층박막으로 측정한 MR 곡선과 MH loop에서 얻은 $H_c$는 각각 37.5 Oe과 386 Oe이었으며, MR(%)는 각각 3.5 %와 6.5 %로 2개의 히스테리시스에서 사각비가 뚜렷하게 대칭적으로 나눠져 자기적 특성을 나타내었다. PtMn계 CoFe 스핀밸브 박막의 매우 작은 $H_{ex}$ 값과 미미한 형상이방성을 갖는 효과로 하여금 비등방성을 갖는 자기적 특성을 잃게 되었다. 이러한 결과는 PtMn 박막의 하부층과 상부층에 있는 SV 다층박막에서 각 강자성체의 자화 스핀배열로 일어나는 효과를 나타내었다.

• 한국진공학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.528-537
• /
• 2008

ICP-CVD를 사용하여 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 60 nm 또는 20 nm 두께로 성막 시키고, 그 위에 전자총증착장치(e-beam evaporator)를 이용하여 30 nm Ni 증착 후, 최종적으로 30 nm Ni/(60 또는 20 nm a-Si:H)/200 nm $SiO_2$/single-Si 구조의 시편을 만들고 $200{\sim}500^{\circ}C$ 사이에서 $50^{\circ}C$간격으로 40초간 진공열처리를 실시하여 실리사이드화 처리하였다. 완성된 니켈실리사이드의 처리온도에 따른 면저항값, 상구조, 미세구조, 표면조도 변화를 각각 사점면저항측정기, HRXRD, FE-SEM과 TEM, SPM을 활용하여 확인하였다. 60 nm a-Si:H 기판 위에 생성된 니켈실리사이드는 $400^{\circ}C$이후부터 저온공정이 가능한 면저항값을 보였다. 반면 20 nm a-Si:H 기판 위에 생성된 니켈실리사이드는 $300^{\circ}C$이후부터 저온공정이 가능한 면저항값을 보였다. HRXRD 결과 60 nm 와 20 nm a-Si:H 기판 위에 생성된 니켈실리사이드는 열처리온도에 따라서 동일한 상변화를 보였다. FE-SEM과 TEM 관찰결과, 60 nm a-Si:H 기판 위에 생성된 니켈실리사이드는 저온에서 고저항의 미반응 실리콘이 잔류하고 60 nm 두께의 니켈실리사이드를 가지는 미세구조를 보였다. 20 nm a-Si:H 기판위에 형성되는 니켈실리사이드는 20 nm 두께의 균일한 결정질 실리사이드가 생성됨을 확인하였다. SPM 결과 모든 시편은 열처리온도가 증가하면서 RMS값이 증가하였고 특히 20 nm a-Si:H 기판 위에 생성된 니켈실리사이드는 $300^{\circ}C$에서 0.75 nm의 가장 낮은 RMS 값을 보였다.