한국과학기술연구원 Korea Institute Of Science and Technology
등록번호
TRKO200200048887
DB 구축일자
2013-04-18
초록▼
각종 유기실리콘 화합물의 플라즈마 중합실험(13.56 ㎒) 을 통하여 사용 단량체의 화학구조는 물론 플라즈마 실험변수인 기질의 온도, 방전출력(W), 단량체공급속도(Fm) 및 시스템의 압력(Po)등에 따른 중합체의 화학구조, 박막생성속도 및 물성의 변화를 체계적으로 검토하여 이를 종합적으로 설명할 수 있는 플라즈마 중합의 메카니즘을 제시하였다.즉, 플라즈마 중합체의 화학구조, 물성 및 중합체의 deposition rate(DR)이 W나 Fm 또는 이들의 복합변수인 W/Fm에 의하여 어떻게 변화하는지 조사하였으며 기질의 온도를 상온에
각종 유기실리콘 화합물의 플라즈마 중합실험(13.56 ㎒) 을 통하여 사용 단량체의 화학구조는 물론 플라즈마 실험변수인 기질의 온도, 방전출력(W), 단량체공급속도(Fm) 및 시스템의 압력(Po)등에 따른 중합체의 화학구조, 박막생성속도 및 물성의 변화를 체계적으로 검토하여 이를 종합적으로 설명할 수 있는 플라즈마 중합의 메카니즘을 제시하였다.즉, 플라즈마 중합체의 화학구조, 물성 및 중합체의 deposition rate(DR)이 W나 Fm 또는 이들의 복합변수인 W/Fm에 의하여 어떻게 변화하는지 조사하였으며 기질의 온도를 상온에서 473 K까지 승온하였을 때 기질온도가 플라즈마 중합특성에 미치는 영향과 Po에 의한 영향을 조사하였다.이러한 실험결과에 의해 플라즈마 중합은 기존의 중합기구와는 전혀 다른 "활성화 성장 (activation growth)" 기구에 의해 진행됨을 확인할 수 있었으며, 이 과정의 제어변수인 복합에너지변수 W/Fm과 기질온도가 중합체의 화학구조, 물성 및 중합막 성장 속도의 체계적 변화에 직접적인 영향을 미침을 파악하여 이들의 정밀제어에 대한 확고한 기반을 마련하였다.
Abstract▼
For the development of new functional devices using plasma polymerized thin film materials, it is necessary to study on the selective and reproducible controls of the chemical structure, physical properties and deposition rate of plasma polymers in terms of controllable reaction parameters.In the pr
For the development of new functional devices using plasma polymerized thin film materials, it is necessary to study on the selective and reproducible controls of the chemical structure, physical properties and deposition rate of plasma polymers in terms of controllable reaction parameters.In the present work, three organosilicon monomers[hexamethyldisiloxane(HMDSIO), hexamethyldisilazane(HMDSIZ), and vinyltrimethylsilane(VTMS)] were used for the plasma polymerization in the low temperature glow discharge system(13.56 ㎒, capacitively coupled), and four operational parameters, namely, discharge power(W), mass flow rate(Fm), system pressure(Po), and substrate temperature(Ts) were systematically varied.In accordance with the activation growth mechanism of plasma polymerization, the chemical structure of plasma polymerized organosilicon compounds was found to be changed to the more densified network structure with increasing W or decreasing Fm. Moreover, it was confirmed that these systematic changes of chemical structure could be uniquely described as a function of the composite energy parameter W/Fm which represents the average energy delivered to the unit mass of monomer in a discharge state.It was observed that the density and surface energy of plasma polymer changed significantly with increasing W/Fm in good correlation with densified chemical structure. Also, the yield of deposition(DRm/Fm) increased with the composite parameter, W/Fm. Therefore, the increase of W/Fm seemed to promote the degree of monomer fragmentation in the activation step, thus resulting in the deposition of high density materials in higher yield. Moreover, it was found that the chemical structure and deposition characteristics of plasma polymer were indirectly affected by Ts.The behavior of pendant vinyl groups of monomer(VTMS) on plasma polymerization of organosilicon have been investigated. The yield of deposition of PP-VTMS was not higher than that of saturated organosilicon monomer(eg. HMDSIZ), which suggested that the vinyl groups do not play a major role in the activation growth mechanism of plasma polymerization.In conclusion, it was found that the chemical structure, density, surface energy, and yield of deposition of plasma polymers were uniquely controlled by the composite energy parameter W/Fm in accordance with the activation growth model of plasma polymerization. Specificaly, the overall kinetics of plasma polymer deposition was found to be described as DRm = C·Fm exp(-Ea/(W/Fm))·exp(-bTs)
목차 Contents
제 1 장 서 론...17
제 2 장 고분자의 플라즈마화학...19
제 1 절 고분자의 플라즈마화학...19
제 2 절 플라즈마 중합막의 응용...20
제 3 장 실 험...22
제 1 절 플라즈마 중합용단량체...22
제 2 절 플라즈마 중합장치...22
제 3 절 플라즈마 중합방법...25
가. Hexamethyldisiloxane의 플라즈마 중합...26
나. Hexamethyldisilazane의 플라즈마 중합...27
다. Vinytrimethylsilane의 플라즈마 중합...27
제 4 절 Flow rate(F)의 측정...30
제 5 절 플라즈마 중합막의 deposition rate측정...30
제 6 절 플라즈마 중합체의 화학구조 및 물성측정...31
가. FTIR에 의한 화학구조 분석...31
나. 밀도 측정...32
다. 표면자유에너지의 분석...32
제 4 장 결과 및 고찰...34
제 1 절 중합조건에 따른 화학구조 변화...34
제 2 절 중합인자가 막성장속도 및 물성에 미치는 영향...45
제 5 장 결 론...63
참고문헌...65
부 록...69
1. Effects of Substrate Temperature on Plasma Polymerization of Hexamethyldisiloxane...71
2. Plasma Polymerization of Hexamethyldisilazane...78
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