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나노인덴테이션 주사탐침현미경에 의한 다이아몬드성 탄소 박막의 특성 분석
김봉섭,오영우,윤존도 경남대학교 신소재연구소 2001 신소재연구 Vol.13 No.-
나노인덴테이션(Nanoindentation) 방법에 의한 박막재료의 기계적 특성을 평가하기 위하여, 용융석영과 (111)n형 실리콘웨이퍼를 이용하여 탄성계수와 경도를 측정하고, 그 값을 문헌 상의 값과 비교하였다. 용융석영은 2%, (111)n형 실리콘웨이퍼는 10%범위 내에서 잘 일치하였다. 이온빔증착법으로 제조된 400∼500nm의 두께를 가지는 DLC 박막을 40∼50nm 깊이로 압입 시험을 실시하였다. 그 결과 5가지 박막 중에서, 중착가스로 벤젠만 사용하고 바이어스 전압을 0∼-50V로 하여 제조한 박막의 탄성계수와 경도가 132GPa과 18GPa로 가장 높게 나타났다. 주사탐침현미경을 이용하여 표면 거칠기를 측정한 결과 순수그룹의 표면 거칠기는 0.25nm이하로 매우 평탄한 표면을 가지고 있었지만, 실리콘그룹은 1.17nm에서 2.60nm로 실란이 첨가된 모든 시편에서 물결무늬 모양이 관찰되었으며, 표면 거칠기가 증가하였다. In order for the characterization of mechanical properties of thin film materials, the hardness and elastic modulus of fused-quartz and (111)n type silicon safer was measured by nanoindentation. The results are compared with the value of reference. The measured hardness and elastic modulus was within 2% of fused-quartz and 10% of (111)n type silicon wafer. Ion beam deposited DLC thin films, with a thickness of 400∼500nm were indented in a depth range of 40∼50nm by nanoindentation. The results showed that DLC thin film using benzene and bias voltage 0∼-50V has elastic modulus and hardness value of 132GPa and 18GPa. Surface roughness of DLC thin films was measured by scanning probe microscope. The results showed that pure group had a very low roughness within 0.25nm and the roughness of silicon group was within 1.17 and 2.60nm. All of silicon doped samples showed wavy surface.