DLC의 가스베리어성, 투과율, 전기전도성 특성 연구 :

박새봄

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박새봄 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수: 김태규

발행연도: 2018

저작권: 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수8

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

DLC의 가스베리어성, 투과율, 전기전도성 특성 연구

박새봄 나노융합기술학과 2018.01 학위논문

DLC 박막의 전기전도성, 투과율 및 가스베리어 특성에 관한 연구

박새봄 , 김치환 , 김태규 열처리공학회지 2018.01 학술저널

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DLC는 Diamond like Carbon의 줄임말로 그 이름에서 유추 할 수 있듯 다이아몬드와 유사한 성질을 가지고 있는 탄소계열 물질이다. DLC는 다른 Amorphous carbon이라는 이름으로도 불리는데 이는 DLC가 가지고 있는 물질 구조에서 기인한다. 특정한 결합구조를 가지고 있지 않고 탄소의 sp2와 sp3의 결합이 혼재되어있는 DLC는 그 비율에 따라 다양한 특성을 가지게 된다. 그 대표적 특징으로 고경도성, 내마모성, 내화학성을 들 수 있으나 높은 전기저항, 자외선영역의 낮은 투과율 등의 단점이 존재한다.
이는 DLC의 적용의 한계로 작용하는 원인으로 이를 극복하기 위한 다양한 실험들이 선행되어왔다. 본 연구에서는 DLC의 광투과성, 전기전도성을 향상시키고자하는 실험을 진행하였으며 추가적으로 산소 차단 특성에 관한 실험 또한 진행하였다. 각 실험의 분석을 위해 라만분광계, 주사현미경, 투과율측정기, 산소투과율측정기, 나노 인덴터 등이 사용되었다.
광투과성을 올리기 위해 수소를 보조가스로 사용했으며 일반 PET 투과율의 97%와 동일한 값을 얻었다. 전기전도성의 향상을 위해 질소를 도핑한 후 열처리를 진행하였으며 열처리 후 전기적 특성이 향상 되었으나 DLC의 경도가 하락하는 결과를 가져왔다.
또한, PET에 DLC를 증착함으로써 PET의 산소투과율을 향상하고자 하였으며 DLC의 원료가스에 따른 차이를 보았다. 원료가스와 관계없이 그 특성이 향상되었으며 아세틸렌을 이용 할 경우 가장 낮은 산소 투과율을 나타냄을 알 수 있었다.

Carbon has a lot of allotrope. Diamond and graphite is common known carbon allotrope. Those substances has a point of sameness which is they have crystal structure. Diamond is typical of sp3 bonding structure. And graphite is typical of sp2 bonding structure. DLC is abbreviation of Diamond-Like Carbon, and also known as Amorphous carbon. By its name we can be inferred about the structure of DLC. DLC is mixture of sp2 and sp3 and this mixed bond make DLC get their own property. Most of materials have specific property, but DLC doesn''t because of its bonding structure. The property is depends on sp2 and sp3 ratio in the film. But it is also known that DLC has similar property with diamond. High hardness and high transmittance and chemical stability and low conductivity. In the past, low conductivity was not matter for the industry. But recently, conductivity turned on the most important property to applicate to product. And DLC becomes not appropriate for recent industry. Assign high conductivity, doping nitrogen is effective method. Nonetheless, it''s electrical resistance range is higher than industrial demand.
In recent days, display technology become main industry technology. But display technology face some problems for further growth. First, display has soft surface so vulnerable to scratch. Second, to get long life cycle, it need to block the oxygen. But there is no suitable material which can provide both property at the same time. DLC is rising coating for this demand.
In this study, the electrical conductivity, transmittance and gas barrier properties of diamond-like carbon (DLC) thin films were studied. DLC is an insulator, and has transmittance and oxygen gas barrier properties varying depending on the thickness of the thin film. The DLC thin films were deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) process. The doping gas was used for the DLC film to have electrical conductivity, and the optimum conditions of transmittance and gas barrier properties were established by adjusting the gas ratio and DLC thickness. In order to improve the electrical conductivity of the DLC thin film, N2 doping gas was used for CH4 or C2H2 gas. Then, a heat treatment process was performed for 30 minutes in a box furnace set at 200oC. The lowest sheet resistance value of the DLC film was found to be 18.11 kΩ/cm2. On the other hand, the maximum transmittance of the DLC film deposited on the PET substrate was 98.8%, and the minimum oxygen transmission rate (OTR) of the DLC film of C2H2 gas was 0.83.

#DLC #amorphous carbon

1. 서 론 1
2. 이론적 배경 3
가. DLC 코팅 3
나. 광학적 특성 6
다. 전기 전도성 8
라. 기체 투과성 10
마. DLC의 분석 12
1) 라만 분광계 12
2) 나노 인덴터 16
3) 스크레치 테스터 18
3. 실험방법 20
가. DLC 코팅 조건 20
1) DLC 광 투과도 실험 20
2) DLC 전기전도성 실험 21
3) DLC 산소투과율 실험 22
4. 실험결과 및 고찰 25
가. DLC 가시광선 투과율 향상 실험 25
나. DLC 전기전도성 향상 실험 32
다. DLC 산소투과율 특성 실험 41
5. 결 론 48
참고문헌 49
ABSTRACT 51

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