이온빔보조 반응법을 이용한 고분자 표면의 친수성처리와 그 응용

조정(J. Cho),최성창(S. C. Choi),윤기현(K. H. Yun),고석근(S. K. Koh) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(2)

표면의 친수성 작용기 형성과 접촉각 향상을 위하여 이온빔 보조 반응법을 이용하여 폴리 카보네 이트(PC)와 폴리메티메타아크릴레이트(PMMA)에대한 고분자 표면개질을 연구하였다. 이온빔 보조 반응법의 조건은 빔 에너지가 500에서 1500 eV로 증가시키면서 이온조사량과 주입 산소가스의 양은 각각 1×10^(16) ions/㎠과 4㎖/min으로 고정 시켰다. PC와 PMMA에 수백에서 1 keV이하의 아르곤 이온빔을 조사하면서 산소가스를 주입한 경우에는 고분자가 갖는 긴 사슬구조를 그대로 유지함과 동시에 새로운 작용기들이 결합되어 있어 물과의 반응에도 쉽게 소멸되지 않고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 표면의 친수성 증가는 이온 보조반응법에의해 산소 분위기에서 아르곤 이온빔으로 조사한 시료의 XPS 분석 결과로 보아 PC나 PMMA 표면에 C-O 또는 C=O와 관련된 결합의 증가로 인한 친수성 작용기가 PC와 PMMA 표면에 형성되었기 때문이라고 사료된다. 이러한 이온보조 반응법을 이용하여 처리한 고분자들은 재료 고유의 특성을 그대로 유지하면서 표면의 성질만을 변화시키기 때문에 다른 표면개질 방법에 비하여 구조적으로 안정하며 화학적으로 안정한 고분자의 표면개질에 적합하며 이에대한 대한 응용예를 들어 이러한 특성을 계속 유지하는 신재료의 연구를 제시하였다. 이러한 결과를 바탕으로 고분자위에 금속박막을 증착시켜 접착력 테스트를 통해 친수성 고분자기가 금속박막의 접착력 향상을 증가시키는지 여부를 고찰하였다. Polycarbonate (PC) and Polymethylmethacrylate (PMMA) surface was modified by ion assisted reaction (IAR) technique to obtain the hydrophilic functional groups and improve the wettability. In conditions of ion assisted reaction, ion beam energy was changed from 500 to 1500 eV, and ion dose and oxygen gas blown rate were fixed 1×10^(16) ions/㎠ and 4 ㎖/min, respectively. Wetting angle of water on PC and PMMA surface modified by Ar+ ion without blowing oxygen at 4 ㎖/min showed 5° and 10°. Changes of wetting angle with oxygen gas and Ar+ ion irradiation were explained by considering formation of hydrophilic group due to a reaction between irradiated polymer chain by energetic ion irradiation and blown oxygen gas. X-ray photoelectron spectroscopy analysis shows that hydrophilic groups such as -C-O, -(C=O)- and -(C=O)-O- are formed on the surface of polymer by chemical interaction. The polymer surface modification using ion assisted reaction only changed the surface physical properties and kept the bulk properties. In comparison with other modification methods, the surface modification by IAR treatment was chemically stable and enhanced the adhesion between metal and polymer surface. The applications of various kinds of polymer surface modification could be appled to the new materials about hydrophilic surface properties by IAR treatment. The adhesion between metal film and polymer measured by Scotch tape test whether the hydrophilic surfaces could improve the adhesion strength or not.

이온빔 밀링을 위한 Cold hollow cathode ion source의 구조에 관한 연구

최성창(S. C. Choi),강인철(I. C. Kang),한재길(J.K. Han) 한국정밀공학회 2011 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.6월

Cold hollow cathode 방식의 고밀도 이온소스에 관한 연구

최성창(S. C. Choi),강인철(I. C. Kang),한재길(J. K. Han) 한국정밀공학회 2010 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.11월

플라즈마트론 방식의 이온건의 특성 연구

최성창(S. C. Choi),한재길(J. K. Han),석진우(J. W. Seok),백영환(Y. W. Beag) 한국정밀공학회 2008 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2008 No.6월

Ionized Cluster Beam 증착방법을 이용한 Indium - Tin - Oxide(ITO) 박막의 제작과 그 특성에 관한 연구

최성창(S.C Choi),황보상우(S.W. Whangbo),조만호(M.H. Cho),김남영(N.Y. Kim),홍창의(C.E. Hong),이덕형(D.H. Lee),심태언(T.E. Shim),황정남(C.N. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.1

Ionized Cluster Beam Deposition(ICBD) 방법을 이용하여 glass 기판 위에 indium을 증착하고, 동시에 tin을 thermal evaporation시켜 doping하면서 oxygen gas를 흘려주는 방식으로 ITO 박막을 제작하였다. 제작된 ITO 박막의 특성을 XPS, GXPD, 4-point-probe, Hall-effect 측정장치를 통하여 조사해 보았다. 그 결과 XPS 분석을 통하여 indium과 tin이 각각 산소와 결합한 형태인 In₂O₃와 SnO₂로 존재함을 알 수 있었고, GXRD spectrum 분석으로 박막내의 tin 함유량이 14%를 넘게 되면, 주 peak인 (222)면 이외에 다른 부 peak들과 함께 SnO₂ peak까지 확인되는 것으로 보아 일정량 이상의 Sn doping은 오히려 박막의 결정성 향상에 저해 요소가 됨을 알 수 있었다. 또한 박막의 전기적 특성을 알아보기 위하여 4-point-probe 와 Hall을 측정한 결과 가장 좋은 전기적 특성을 가진 시료의 경우 비저항이 p=3.55×10^(-4)Ω㎝ 이며 carrier mobility가 42.8㎠/Vsec 임을 확인할 수 있었고 가시광선 영역에서 90%이상의 투과율을 나타내었다. Indium-tin oxide (ITO) films were deposited on the glass substrate by the reactive-ionized cluster beam deposition(ICBD) method. In the oxygen atmosphere, indium cluster formed through the nozzle is ionized by the electron bombardment and is accelerated to be deposited on the substrate. And tin is simultaneously evaporated from the boron-nitride crucible. The characteristics of films were examined by the X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), glancing angle X-ray diffraction(GXRD) and the electrical properties were measured by 4-point-probe and Hall effect measurement system. From the XPS spectrum, it was found that indium and tin atoms combined with the oxygen to form oxide(In₂O₃ SnO₂). In the case of films with high tin-concentration, the GXRD spectra show that the main In₂O₃ peak of (222) plane, but also sub peaks( (440) peak etc.) and SnO₂ peaks were detected. From that results, it is concluded that the heavily dopped tin component (more than 14 at. %) disturbs to form In₂O₃(222) phase. Four-point-probe and Hall effect measurement show that, in the most desirable case, the transmittance of the films is more then 90% in visible range and its resistivity is p=3.55×10^(-4)Ω㎝ and its mobility is μ= 42.8 ㎠/Vsec.

Chemical and Crystalline Properties of Polyimide Film Deposited by Ionized Cluster Beam

김기원(K.W. Kim),최성창(S.C. Choi),김성수(S.S. Kim),조성진(S.J. Cho),홍사용(S.Y. Hong),정광호(K.H. Jeong),황정남(J.N. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.1

Ionized Cluster Beam(ICB) 방법을 이용하여 Polyimide(PI) 박막을 증착시켰다. 증착된 PI 박막의 결정성과 이미드화의 정도를 투과전자현미경(TEM)과 적외선 분광 스펙트럽(FT-IR)을 이용하여 분석하였다. 최적의 조건에서 증착된 PI 박막은 이미드화가 최대로 증가하였고 결정구조를 가짐을 관찰할 수 있었다. 이것은 다른 방법으로 제작된 PI 박막과 비교할 때 훨씬 우수한 것이다. Polyimide (PI) thin films were deposited by the ionized cluster beam deposition (ICBD) technique. Imidization and crystallization of PI films were investigated using transmission electron microscopy (TEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). PI films deposited under optimum conditions showed a maximum imidization and good crystal structure, which are superior to those of the films fabricated by other techniques.

실리콘 기판 위에 UHV - ICB 증착법으로 적층 성장된 Y₂O₃박막의 BS / channeling 연구

김효배(H. B. Kim),조만호(M. H. Cho),황보상우(S. W. Whangbo),최성창(S. C. Choi),최원국(W. K. Choi),오정아(J. A. Oh),송종한(J. H. Song),황정남(C. N. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3

실리콘 기판위에 초고진공 Ionized Cluster Beam(UHV-ICB)증착법으로 적층 성장시킨 Y₂O₃ 박막의 결정성 및 구조를 Backscattering Spectroscopy(BS)/channeling을 이용하여 분석하였다. 현재까지 타증착법에 의해 성장된 Y₂O₃ 박막의 channeling 최소수율은 0.8~0.95로 거의 비정질이거나 다결정이었다. 이에 반해 UHV-ICB법으로 Si(100), Si(111) 기판 위에 적층 성장시킨 Y₂O₃ 박막의 channeling 최소수율은 각각 0.28, 0.25로 UHV-ICB법으로 성장시킨 Y₂O₃ 박막이 타증착법으로 성장시킨 박막보다 상대적으로 우수한 결정성을 지니고 있었다. 또한 실리콘 기판의 방향에 관계없이 Y₂O₃ 박막의 표면 영역이 계면 영역보다 결정성이 좋았다. Si(111) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막은 실리콘 결정과 0.1˚ 어긋나서(111)면으로 성장하였고, Si(100) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막은 실리콘 결정과 평행하게 double domain 구조를 지닌 (110)면으로 성장하였다. 산소공명 BS/channeling 결과 Si(111) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막의 산소는 결정성을 갖고 있으나 Si(100) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막의 산소는 random하게 분포하고 있음을 확인하였다. The crystallinity and the structure of heteroepitaxially grown Y₂O₃ films on the silicon substrates deposited by Ultra High Vacuum Ionized Cluster Beam(UHV-ICB) were investigated by Back-scattering Spectroscopy(BS) /channeling. The channeling minimum values, X_(min), of the Y₂O₃ films deposited by other methods were 0.8~0.95 up to the present, which indicates amorphous or highly polycrystalline nature of the Y₂O₃ films. On the contrary, the channeling minimum value of heteroepitaxially grown Y₂O₃ films on Si(100) and Si(111) deposited by UHV-ICB are 0.28 and 0,25 respectively, These results point out fairly good crystalline quality. It is also observed that the top region of Y₂O₃ films have less crystalline defects than the bottom region regardless of the crystal direction of the Si substrates. The axis of Y₂O₃<111> epitaxially grown on Si(l11) is tilt by 0.1˚ with respect to Si <111>. That of Y₂O₃<1l0> on Si(l00) is parallel to the Si<001>. The Y₂O₃ film on Si(100) grew with single domain structure and that on Si(1l1) grew with double domain structure. From the result of oxygen resonance BS/channeling, the oxygen atoms in heteroepitaxially grown Y₂O₃ film on Si(111) substrate have the crystallinity, but that on Si(100) shows almost channeling amorphous state.

이온 보존 반응법에 의하여 표면처리된 Polyimide(PI) 표면과 구리박막의 접착력 향상

최성창,석진우,최원국,손용배,정형진,고석근 한국마이크로전자및패키징학회 1997 하이브리드마이크로일렉트로닉스 Vol.4 No.1

Polyimide films are modified by Ar^+ion beam at 1 kV in an oxygen environments. Amounts of ions changed from 5 x 10^(15) to 1 x 10^(17) ions /㎠ and amounts of blowing oxygen from 0 to 8 sccm ml /min. The wettabilities and the surface free energies of modified polyimide were measured by a contact angle meter and the chemical state of the modified polyimide surface was measured by x-ray photoelectron spectroscopy. The wetting angles between water and polyimide films modified by Ar^+ ion without oxygen blowing decrease from 67 to 40 degrees and surface free energies increase from 46 to 64 dyne /㎠. The wetting angle of polyimide films modified by Ar^+ ion in an oxygen environments decrease to 12 degree and surface free energy increase to 72 dyne /㎠. Polyimide surface was modified with various gas environments and ions. Lowest wetting angle was obtained by oxygen ion irradiation in an oxygen gas environment and its value was 8°. In the case of polyimide film modified by Ar^+ ions in an oxygen environment, the wetting angle increase up to 65° when it kept in air and that increase up to 46° when it kept in water after 110 hour. In the case of polyimide film modified by O^+ ions in an oxygen environment, however, the wetting angle of polyimide film dose not increase. From the x-ray photoelectron analysis, it is found that the chemical bonds between polyimide components are severed by ion irradiation and hydrophilic groups such as (C=O)-(ON)-, COH and (C=O)-C are formed by the reaction between newly formed radicals and blowing oxygen. I t was found that the adhesion between Cu and polyimide modified by ion assisted reaction was improved, and the main reason of the enhanced adhesion is due to the reaction between Cu and C-O groups formed by ion assisted reaction on the polyimide surface.