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증착조건에 따른 극미세 다이아몬드상 카본 박막의 탄성률 변화거동
A variation of elastic modulus of very thin diamond-like carbon films with deposition condition

정진원   (연세대학교 세라믹공학과UU0000936  ); 이광렬   (한국과학기술연구원 미래기술연구본부CC0186926  ); 은광용   (한국과학기술연구원 박막기술연구센타CC0186926  ); 고대홍   (연세대학교 세라믹공학과UU0000936  );
  • 초록

    증착 조건에 따라 나타나는 폴리머상, 경질, 흑연상의 다이아몬드상 카본(DLC) 박막에서 두께 감소에 따른 탄성률의 변화거동을 구조적인 관점에서 살펴보았다. 실험에 사용된 박막은 r.f.-PACVD 장비를 이용하여 증착하였으며, 반응 가스로는 벤젠과 메탄을 사용하였다. 기판을 식각 과정을 통해 완전히 제거시켜 주기 때문에 다른 방법들과는 달리 기판의 영향 없이 박막만의 탄성률을 정확히 측정할 수 있는 free overhang 방법을 이용하여 DLC 박막의 biaxial elastic modulus를 측정하였다. 또한 Raman 분석을 이용하여 박막의 구조를 조사하였다. 박막이 폴리머상 혹은 흑연상인 경우 두께가 감소함에 따라 탄성률이 감소하는 것을 확인하였고, Ramanm spectrum의 G-peak 위치를 분석한 결과 그 원인은 폴리머상인 경우 증착 초기에 낮은 물성을 가지는 폴리머상의 박막이 형성되기 때문이며, 흑연상인 경우 증착 초기에 낮은 물성을 가지는 흑연상의 박막이 증착되기 때문이다. 반면에 경질의 박막에서는 두께에 상관없이 일정한 탄성률을 가지고 있었으며, 두께에 따른 박막의 구조적인 변화도 관찰되지 않았다.


    The elastic modulus and the structural evolution were examined with the film thickness in polymeric, hard, graphitic diamond-like carbon (DLC) films. The DLC films used in the present study were prepared by radio frequency plasma assisted chemical vapor deposition (r.f.-PACVD) from $C_6H_6\;and\;CH_4$ gas. Elastic modulus of very thin DLC film was measured by free overhang method. This method has an advantage over the other methods. Because the substrate was removed by etching technique, the measured value is not affected by the mechanical property of the substrate. The structural evolution was investigated by the G-peak position of the Raman spectrum. The polymeric and graphitic films exhibited the decreased elastic modulus with decreasing film thickness. In polymeric films, the reason was that more polymeric film had been deposited in the initial stage of the film growth and in graphitic film more graphic films which had been deposited in the initial stage decreased the elastic modulus. The G-peak position of the Raman spectrum confirmed this result. On the other hand, the hard film showed the constant elastic modulus regardless to the film thickness. The structural change was not observed in this range of the film thickness.


  • 참고문헌 (16)

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 저자의 다른 논문

  • 이광렬 (27)

    1. 1995 "Friction and Wear of Nitrogen Incorporated Diamond-like Carbon Films Under a Vacuum" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 11 (5): 59~65    
    2. 1997 "RF 플라즈마 CVD에 의해 합성된 질소 함유 다이아몬드성 카본필름의 구조 및 기계적 특성" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 6 (2): 151~158    
    3. 1998 "기판 Etching 기법을 이용한 DLC 필름의 탄성특성 평가" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 35 (8): 813~818    
    4. 1999 "고온 초전도 $\textrm{YBa}_{2}\textrm{Cu}_{3}\textrm{O}_{7-x}$ 계단형 모서리 접합의 이중접합 특성" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research 9 (1): 86~91    
    5. 1999 "이온빔 스퍼터링으로 제작된 다이아몬드성 카본 필름의 전계 방출 특성" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 8 (1): 36~42    
    6. 2000 "실리콘이 첨가된 다이아몬드상 카본 필름의 트라이볼로지적 특성에 미치는 환경변화의 영향" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 16 (3): 188~193    
    7. 2002 "FVA 증착법에 의해 합성된 ta-C 박막의 구조 및 물성 제어" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 11 (1): 8~15    
    8. 2003 "분자 동역학 전산모사에 의한 비정질 탄소 필름의 합성거동 연구" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 12 (1): 25~34    
    9. 2003 "수직배향 CNT의 성장에 미치는 질소의 영향" 韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society 12 (1): 70~77    
    10. 2003 "DLC 표면 처리에 따른 임플랜트 지대주 나사의 풀림 현상에 관한 연구" 대한치과보철학회지 = The journal of Korean academy of prosthodontics 41 (2): 128~135    
  • 은광용 (12)

  • 고대홍 (14)

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