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[국내논문] 유도결합플라즈마 표면 처리 및 SnO2 증착에 따른 폴리카보네이트 특성 연구
Influence of Inductive Coupled Plasma Treatment and SnO2 Deposition on the Properties of Polycarbonate 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.31 no.3, 2018년, pp.156 - 159  

엄태영 (울산대학교 첨단소재공학부) ,  최동혁 (동국실업주식회사) ,  손동일 (동국실업주식회사) ,  엄태용 (동국실업주식회사) ,  김대일 (울산대학교 첨단소재공학부)

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Inductively coupled plasma (ICP) treatment with argon and a mixture of argon and oxygen gases has been used to modify the surface of polycarbonate (PC) substrates. The results showed that the surface contact angle was inversely proportional to the plasma discharge power and that the mixed-gas plasma...

Keyword

#Polycarbonate   #Plasma treatment   #Contact angle   # $SnO_2$   #Magnetron sputtering  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서는 1 mm 두께의 폴리카보네이트 기판을 3×3 cm2 의 크기로 절단한 다음 이소프로판올과 증류수를 사용하여 초음파세척기로 5분간 세척하고 질소가스로 건조하였다.
  • 플라즈마 방전기체로는 아르곤과 산소를 사용하였고, 공정압력은 사전실험을 통하여 1×10-2 Torr로 고정하고 방전전력은 30, 60, 90 W 범위에서 변경시키며 실험하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 고밀도 유도결합형 플라즈마 (inductive coupled plasma, ICP) 발생 장치에 산소 (oxygen)와 아르곤(argon) 혼합기체를 이용하여 폴리카보네이트 표면을 상온 플라즈마 처리하고, 접촉각 (contact angle) 측정을 통하여 효율적인 가스 혼합비율 및 방전전력(discharge power)을 선정하였다. 또한 플라즈마 표면 처리된 폴리카보네이트 기판에 SnO2박막 [6]을 증착하여 가시광 투과도는 유지하며, 자외선 노출에 따른 폴리카보네이트 기판의 열화현상 최소화에 기여하는 방안을 고찰하였다.
  • 의 크기로 절단한 다음 이소프로판올과 증류수를 사용하여 초음파세척기로 5분간 세척하고 질소가스로 건조하였다. 고밀도 플라즈마 발생은 외경 80 mm, 길이 200 mm의 원통 석영관에 코일을 감아 13.56 MHz의 라디오 주파수(radio frequency, RF)를 인가하는 유도결 합형 플라즈마 방식을 사용하였다. 플라즈마 방전기체로는 아르곤과 산소를 사용하였고, 공정압력은 사전실험을 통하여 1×10-2 Torr로 고정하고 방전전력은 30, 60, 90 W 범위에서 변경시키며 실험하였다.
  • 플라즈마 표면 처리 후에 방전전력 및 아르곤 산소 혼합기체의 유량에 따른 폴리카보네이트 기판의 친수성 변화는 상대습도(60%) 및 실온(20℃)조건에서 접촉각측정기(Phoenix-300)를 이용하여 측정하였다.
  • 플라즈마 표면 개질된 기판의 자외선 노출에 따른 열화 특성을 최소화하기 위하여 라디오파 마그네트론 스퍼터(radio frequency magnetron sputter)를 이용하여 SnO2 박막을 증착하고 두께 변화에 따른 자외선 반사율(측정파장 300~400 nm)과 가시광 투과율(측정파장 380~780 nm) 변화를 자외선-가시광 분광기[Cary 100 Cone, 한국기초과학지원연구원(KBSI), 대구센터]를 이용하여 측정하였다. 표 2에 SnO2 스퍼터링 타겟 및 증착 조건을 나타내었다.
  • 그림 1에 유도결합 플라즈마 방전전력에 따른 폴리카보네이트 기판의 표면접촉각 변화를 나타내었다. 플라즈마 방전기체로는 단일 아르곤 가스를 사용하였고, 방전 전력을 30, 60, 90 W까지 증가시키며 플라즈마 처리를 실시하였다. 가스유량 및 공정압력은 각각 20 sccm과 1×10-2 Torr를 유지하였다.
  • 그림 1의 결과와 같이 아르곤 플라즈마 방전전력이 증가할수록 기판표면의 친수성기 생성이 향상됨을 알 수 있었으며, 60 W 이상의 방전전력[그림 1(d) 90 W]에서 접촉각의 큰 변화가 측정되지 않아서, 방전전력을 60 W 로 고정하고 아르곤과 산소의 혼합조건에 따른 표면접촉 각의 변화를 측정하고 그림 2에 나타내었다. 공정압력 및 처리시간은 동일하게 유지하였으며 아르곤과 산소의 혼합율(20:0, 15:5, 10:10, 5:15 sccm)을 달리하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 고밀도 유도결합형 플라즈마 (inductive coupled plasma, ICP) 발생 장치에 산소 (oxygen)와 아르곤(argon) 혼합기체를 이용하여 폴리카보네이트 표면을 상온 플라즈마 처리하고, 접촉각 (contact angle) 측정을 통하여 효율적인 가스 혼합비율 및 방전전력(discharge power)을 선정하였다. 또한 플라즈마 표면 처리된 폴리카보네이트 기판에 SnO2박막 [6]을 증착하여 가시광 투과도는 유지하며, 자외선 노출에 따른 폴리카보네이트 기판의 열화현상 최소화에 기여하는 방안을 고찰하였다.
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참고문헌 (8)

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  3. H. C. Chae and J. W. Hong, Korean J. Met. Mater., 50, 545 (2012). [DOI: https://doi.org/10.3365/kjmm.2012.50.7.545] 

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  5. C. G. Kuo, C. Y. Hsu, S. S. Wang, and D. C. Wen, Appl. Surf. Sci., 258, 6952 (2012). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.03.142] 

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  6. Y. H. Song, H. J. Moon, and D. Kim, J. Kor. Soc. Heat Treat., 29, 109 (2016). [DOI: https://doi.org/10.12656/jksht.2016.29.3.109] 

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  7. D. Kim, Appl. Surf. Sci., 257, 704 (2010). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.038] 

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  8. C. W. Jeong, Y. J. Sung, S. Y. Lim, G. W. Shin, C. H. Shin, S. K. Kim, J. H. Kim, Y. Z. You, and D. I. Kim, J. Kor. Soc. Heat Treat., 23, 17 (2010). 

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