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문제 정의
- 본 연구에서는 ramp loading scratch test를 통하여 상용 HDD의 media와 annealing temporal가re가 다른 ZnO 박막 시편들의 표면에 scratch track을 생성시켰고, 그 특성에 대하여 논의하였다.
제안 방법
- Scratch test는 상온(25〜27°C)과 30〜35%의 상대습도 환경에서 이루어졌다. Scratch test 후에 표면에 발생한 scratch는 광학현미경과 AFM을 사용하여 측정하였다.
- 1에 나타내었다. Scratch test> 위하여 X, Y, Z 축으로 이송할 수 있는 3 축 actuator를 이용하여 실험장치를 구성하였다. 또한 C 프로그래 밍을 이용하여 10卩m의 속도로 5 g倒 ramp loading scratch test하였다.
- Scratch test는 3축 actuator를 이용하여 X축이 고정된 상태에서 Y, Z죽 으로 ramp loading scratch test 하였다. 하중의 범위는 0〜5gf 범위로써 각 시편에 동일하게 적용하였다.
- ZnO 박막의 scratch 특성과 상대 평가하기 위하여 상용화 된 HDD의 media에 대하여 추가로 scratch 실험을 실시하였다. 상용 HDD의 media에 ramp load ing scratch test를 한 후 측정된 AFM 이미지를 Fig.
- Scratch test> 위하여 X, Y, Z 축으로 이송할 수 있는 3 축 actuator를 이용하여 실험장치를 구성하였다. 또한 C 프로그래 밍을 이용하여 10卩m의 속도로 5 g倒 ramp loading scratch test하였다. Scratch test에 사용한 팁은 상용 HDD의ALQ-TiC slider.
- ZnO 박막은 sol-gel법으로 Si 기판에 280nm의 두께로 형성시켰다. 또한, ZnO 박막의 경도를 변화 시키기 위하여 박막을 형성한 후 1 시간 정도 annealing하였다. Annealing temperature 를 450°C, 500°C, 550°C, 700°C,800°CS 조절하였으며 최종적으로 ZnO 박막이 형성된 5종류의 시편을 준비하였다.
- 하중의 범위는 0〜5gf 범위로써 각 시편에 동일하게 적용하였다. 상용 HDD의 ALQ-TiC slider를 팁으로 사용하여, 시편과 팁의 각도가 20。를 유지한 상태에서 scratch test하였다. 이때 scrat아ling 속도는 10pm/s이고, 이는 속도가 표면의 scratch생성에 미치는 영향을 무시할 수 있을 정도로 작은 값이다.
- 본 연구에서는 박막의 특성을 평가하기 위하여 ramp loading scratch 방법을 이용하였다[5]. 상용 HDD의 media와, sol・gel법을 이용하여 ZnO 박막을 형성한 시편의 표면에 scratch test를 실시하고, 이를 분석하였다.
- 이때 scrat아ling 속도는 10pm/s이고, 이는 속도가 표면의 scratch생성에 미치는 영향을 무시할 수 있을 정도로 작은 값이다. 시편에 생성된 scratch는 50卩m이고, 모든 시편에 동일하게 scratch test하여 보다 용이하게 비교 분석할 수 있도록 실험하였다. Scratch test는 상온(25〜27°C)과 30〜35%의 상대습도 환경에서 이루어졌다.
대상 데이터
- 또한, ZnO 박막의 경도를 변화 시키기 위하여 박막을 형성한 후 1 시간 정도 annealing하였다. Annealing temperature 를 450°C, 500°C, 550°C, 700°C,800°CS 조절하였으며 최종적으로 ZnO 박막이 형성된 5종류의 시편을 준비하였다.
- 본 연구를 위하여 상용 HDD media시편과 Si 기판에 ZnO 박막이 형성된 시편을 준비하였다. ZnO 박막은 sol-gel법으로 Si 기판에 280nm의 두께로 형성시켰다.
이론/모형
- ZnO 박막이 형성된 시편을 준비하였다. ZnO 박막은 sol-gel법으로 Si 기판에 280nm의 두께로 형성시켰다. 또한, ZnO 박막의 경도를 변화 시키기 위하여 박막을 형성한 후 1 시간 정도 annealing하였다.
- 본 연구에서는 박막의 특성을 평가하기 위하여 ramp loading scratch 방법을 이용하였다[5]. 상용 HDD의 media와, sol・gel법을 이용하여 ZnO 박막을 형성한 시편의 표면에 scratch test를 실시하고, 이를 분석하였다.
성능/효과
- 1) ZnO박막에 생성된 scratch track은 annealing temperature가 높은 시편일수록 작은 scratch depth와 width를 가지는 것을 확인 하였다. 따라서 annealing temperature는 ZnO 박막의 경도를 조절하여 ZnO의 파손과 그 기판의 파손 정도에 영향을 미치는 것을 확인하였다.
- 3) 상용 HDD의 media에 생성된 scratch track은 1 gf 하중에서 30〜40 nm의 scratch depth, 400〜550nm의 scratch width를 생성하였다. 또한 5 gf 하중에서는 250〜350 nm의 scratch depth, 4000〜5000 nm의 scratch width를 생성하였다.
- 가지는 것을 확인 하였다. 따라서 annealing temperature는 ZnO 박막의 경도를 조절하여 ZnO의 파손과 그 기판의 파손 정도에 영향을 미치는 것을 확인하였다.
- Annealing temperature가 높은 상태에서 형성된 ZnO 박막은 상대적으로 높은 hardness를 보인다. 따라서 annealing temperature를 이용하여 ZnO 박막의 상대적인 경도를 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.
- 이와 같은 scratch track 의 wear volume-8r, ZnO 시편에 생성된 scratch track의 wear volume0]] 비하여 50% 감소된 값이다. 따라서 상용 HDD의 media는 ZnO박막이 형성된 시편보다 우수한 scratch resistance를 가지는 것을 알 수 있다.
- 이와 같은 scratch track의 wear v이ume을 살펴보면, annealing temperature가 높은 시편일수록 작은 wear volume을 가지는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 annealing temperature가 높은 시편일수록 우수한 scratch resistance를 보임을 확인하였다.
- 또한 5 gf 하중에서는 300〜450 nm 의 scratch depth, 5500〜11000 nm 의 scratch width를 가지는 scratch track을 생성하였다. 이와 같은 scratch track의 wear v이ume을 살펴보면, annealing temperature가 높은 시편일수록 작은 wear volume을 가지는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 annealing temperature가 높은 시편일수록 우수한 scratch resistance를 보임을 확인하였다.
- 3은 AFM측정을 통하여 scratch track을 확인한 결과이다. 준비된 5개의 ZnO 박막 위에 scratch test를 실시한 결과, 하중이 1 g建 annealing temperature가 높은 ZnO 박막 시편이 annealing temperature/} 낮은 ZnO 박막 시편에 비교하여 작은 depth와 width를 가지는 것을 알 수 있다. 이는Fig.
- Annealing tem- perature/j- 높은 시편의 wear volume이 최소값을 보이고, 반대로 annealing temperature가 낮은 시편의 wear volume은 최대값을 보인다. 즉 서로 다른 annealing temperature는 ZnO 박막이 형성된 기판의 scratch depth와 width에 영향을 미치는 것을 알 수 있다 또한 시편의 annealing temperature^}- 높아질수록 scratch Mack의 wear volume 이 감소함을 통하여 우수한 scratch resistance를 보이는 것을 알 수 있다.
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