초록 ▼

□ 연구내용
○ MoS₂ 대면적 코팅막 합성 공정 조건 수립
- E-beam evaporation 공정을 이용한 Mo seed 박막 증착조건 확립
- MoS₂ 코팅층 형성을 위한 H₂S + Ar 플라즈마 화학기상증착법 기반의 Sulfurization 공정 최적화
○ MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅막에 대한 물성 분석
- Raman Spectroscopy를 이용한 코팅층 두께 분석
- Atomic Fro

□ 연구내용
○ MoS₂ 대면적 코팅막 합성 공정 조건 수립
- E-beam evaporation 공정을 이용한 Mo seed 박막 증착조건 확립
- MoS₂ 코팅층 형성을 위한 H₂S + Ar 플라즈마 화학기상증착법 기반의 Sulfurization 공정 최적화
○ MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅막에 대한 물성 분석
- Raman Spectroscopy를 이용한 코팅층 두께 분석
- Atomic Froce Microscopy (AFM)를 이용한 코팅층 두께 분석
- High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM)를 이용한 MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅층 표면 및 단면 구조 분석
- Depth profiling X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)을 이용한 수직방향으로의 MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅층 물성 분석
○ MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅층 결정성 향상을 위한 열처리 공정 조건 수립
- Thermal CVD를 이용한 MoS₂-SiO₂ 코팅층 열처리 공정 최적화
- 열처리를 진행 한 MoS₂-SiO₂ 코팅층의 물성 변화 분석
○ MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅막의 Tribology 특성 평가
- 마찰계수 측정을 위한 Ball-on-Disk 테스트 조건 최적화
- MoS₂–SiO₂ 나노구조체 코팅막의 마찰계수 분석
○ MoS₂-SiO₂ 나노구조체 코팅막의 마모도 특성 평가
- Wear Track에 대한 정성 분석
- Wear Track의 두께변화 분석을 통한 마모도 평가

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 다결정 MoS₂ 및 MoS₂-SiO₂ 적층 나노구조체 코팅막 합성공정 최적화
- MoS₂-SiO₂ 코팅막에 대한 마찰계수 0.15 이하의 저마찰 특성 구현
○ 정량적 성과
- SCI 상위 20% 이내 논문 (교신저자) 2021년 1월 중 제출 예정
- 국내학회발표 제1저자 + 교신저자 총 1건 (한국청정기술학회)
○ 기술스펙 달성 성과


□ 기술적 우수성
○ 적층구조 MoS₂ 자기윤활 나노박막 형성을 위한 2 step 합성 공정법 구현
- Tribofilm 형성에 효과적인 나노미터 크기의 MoS₂ grain 형성 기술
- 나노미터 두께 단위의 자기윤활 박막 대면적 고균일 형성 기술
- e-beam evaporation 기반 금속 seed (Mo) 박막 형성 기술 (step1)
- 플라즈마 sulfurization 공정을 이용한 MoS₂ 박막 형성 기술 (step2)
○ 다양한 기판에서의 저마찰 구현을 위한 MoS₂ 박막 저온 합성공정 구현
- 300 ℃이하에서의 MoS₂-SiO₂ 나노구조체 형성 기술
- MoS₂ 박막의 열화현상을 고려한 400 ℃이하에서의 열처리 공정 최적화
- 7nm 이하 나노두께 박막에서의 0.15 이하 저마찰 특성 구현 기술

□ 성과활용 계획
○ 개발 기술의 용도 및 추가연구 계획
- 나노구조체 MoS₂ 대면적 코팅막 합성에 대한 공정 최적화를 통해 기존 분사 또는 침지 방법을 대체할 수 있는 자기윤활코팅막 형성 기술 확보
- 자동차제조사에서 요구하는 spec (고온안정성, 마찰계수 등)을 달성하기 위한 추가연구를 통해 proto-type 부품에서의 공정적합성 테스트 진행
- 엔지니어링 플라스틱 등, 유기물 기반 기판에서의 MoS₂ 자기윤활 코팅막 합성공정 최적화 및 고적층 (수백 nm 이상) 기술에 대한 추가 연구 계획
○ 개발 기술의 활용 계획
- 고균일 나노미터두께 단위에서 Oil-free 자기윤활특성이 요구되는 초정밀 고부가가치 기계류 및 시스템 (MEMS 등)으로의 응용 가능성 기대
- MoS₂ 나노구조체 코팅막의 재료적, 기계적 물성데이터를 기반으로 응용 품목별 최적화된 전이금속 기반 자기윤활코팅막 형성 Process를 제공

(출처 : 기관주요사업 연구 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기관주요사업 연구보고서 ... 3
• 기관주요사업 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 6
• 제 1 장 개 요 ... 7
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 7
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 7
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 9
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 10
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 11
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 24
• 제 3 장 연구성과 활용 시나리오 ... 26
• 제 1 절 연구성과 활용 시나리오 제시 ... 26
• 제 2 절 기대효과 ... 27
• 제 4 장 참고문헌 ... 29
• 끝페이지 ... 31