초록 ▼

$CH_4$ 및 He 소스 기체에 첨가하는 산소, 질소, Ar 등의 미량첨가 기체 원소들이 CVD-다이아몬드 및 DLC 의 결합, 표면 및 막 특성등에 끼치는 효과를 FTIR, UV/VIS, XRD, Raman IR, 광학현미경, 경도테스트 등의 분석에 의하여 조사하였다.
${\cdot}$ 산소를 첨가함에 따라 막의 투고도가 크게 증가하고 과학적 밴드 갭은 감소하며 막내의 응력이 감소하였음.
${\cdot}$ 질소를 첨가함에 따라 막의 투과도 및 광학적밴드 갭이

$CH_4$ 및 He 소스 기체에 첨가하는 산소, 질소, Ar 등의 미량첨가 기체 원소들이 CVD-다이아몬드 및 DLC 의 결합, 표면 및 막 특성등에 끼치는 효과를 FTIR, UV/VIS, XRD, Raman IR, 광학현미경, 경도테스트 등의 분석에 의하여 조사하였다.
${\cdot}$ 산소를 첨가함에 따라 막의 투고도가 크게 증가하고 과학적 밴드 갭은 감소하며 막내의 응력이 감소하였음.
${\cdot}$ 질소를 첨가함에 따라 막의 투과도 및 광학적밴드 갭이 증가하고 막내의 응력은 감소하였음.
${\cdot}$ Ar을 첨가함에 따라 막의 투과도는 거의 변하지 않은 반면, 광학적 밴드갭과 경도, Raman D-line 및 C-line의 integrated intensity 비는 모두 증가하며 막내의 수소 농도는 감소하는 경향을 나타냄 또한 Ar을 첨가함에 따라 $SP^3$결합의 수가 증가하였음.
그밖에 얻어진 여러 실험결과들의 상호 관련성에 관하여 논의하였다.

Abstract ▼

Diamond-like carbon films have been deposited with different amounts of Ar, $N_2$ and $O_2$ gas dilution of a methane precursor by the radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition technique. The object of this work is to study the effects of Ar dilution on the film

Diamond-like carbon films have been deposited with different amounts of Ar, $N_2$ and $O_2$ gas dilution of a methane precursor by the radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition technique. The object of this work is to study the effects of Ar dilution on the film properties. Optical, IR and Raman spectroscopy, along with hardness tests, have been performed for this purpose. The optical bandgap, hardness and the integrated intensity ratio (ID/IG) of the Raman D-line and the G-line, respectively, tend to increase with increasing Ar fraction in the precursor gas mixture. FTIR spectra show that the amount of hydrogen in the films reduces with increasing Ar dilution. All these results show that the $SP^3$ fraction in the films increases with increasing Ar fraction in the precursor. Results of different tests have been correlated with each other and possible explanations have been discussed.
The optical energy band gap, transmittance, hardness and adhesion strength tend to increase but the residual stress of the DLC film tend to decrease as the $N_2$ concentration in the source gas mixture for the rf-plasma CVD. On the other hand the optical energy band gab and the residual stress of the DLC film tend to decrease, but the transmittance, the hardness and the adhesion strength tend to increase as the $O_2$ concentration in the source gas mixture for the rf-plasma CVD.
Diamond-like carbon (DLC) films have been deposited by radio frequency plasma enhanced chemical vapour deposition (rf-PECVD) with different $Ar-CH_4$ mixtures. Nanocrystalline diamond films have been deposited by microwave plasma-enhanced chemical vapour deposition (MPCVD), using $Ar-H_2-CH_4$ mixtures. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and nanotribological investigation (by scanning force microscopy) have been used to compare the mechanical properties and structures of these films. Highly orientated and non-orientated microcrystalline diamond films and MPCVD-produced amorphous carbon (-C) have also been studied by way of comparison. The diamond films exhibit a linear relationship between roughness and coefficient of friction. The DLC and -C have higher friction coefficients than the best performing diamond film, but may more easily be deposited as a smooth coating. Possible applications for these various carbon-based films include microelectromechanical components, for which a smooth, hard coating is required.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...12
• 제 3 장 Ar 보조가스가 DLC막의 결합특성 및 광학적 특성에 끼치는 효과...17
• 제 4 장 질소 및 산소 보조가스가 DLC막의 결합특성, 광학적 특성 및 접착성에 끼치는 효과...23
• 제 5 장 DLC와 비정질 다이아몬드의 표면특성의 비교...32
• 제 6 장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도...37
• 제 7 장 연구개발 결과의 활용계획...37
• 첨부 1 연구결과활용 계획서...39
• 첨부 2 기술요약서...41
• 첨부 3 논문 1...46
• 첨부 4 논문 2...52