Ti-Al-Si-N 박막 제작을 위한 합금 타겟 제조 및 박막의 기계적 특성 (Fabrication of Alloy Target for Formation of Ti-Al-Si-N Composite Thin Film and Their Mechanical Properties)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 29권 / 10호 / 665 ~ 670페이지
· 저자명 : 이한찬

초록

본 연구에서는 기계적 합금화 방법을 이용하여 Ti-Al-Si 합금 분말을 제조하였고, 방전플라즈마 소결법을 이용하여 Ti-Al-Si 합금 타겟을 제작하였다. 또한 제작된 합금 타겟을 이용하여 스퍼터링 공정을 진행하였다. 그 결과 제조한 합금 분말의 크기는 약 3 ~ 4 ㎛로 전체적으로 균일한 크기인 가졌으며 맵핑 분석 결과 균일한 조성 분포를 가지고 있었다. 제작한 Ti-Al-Si 합금 타겟은 약 99% 이상의 높은 밀도를 가지고 있었으며 합금분말과 마찬가지로 높은 조성균일도를 가졌다. 또한 타겟의 경도 측정 결과 1,127 Hv의 높은 경도값을 가지는 것을 확인하였다. 스퍼터링 공정을 이용하여 제작한 Ti-Al-Si-N 박막 분석 결과 타겟의 조성과 동일하였으며 나노인덴터를 이용한 박막의 경도 분석 결과 35 GPa의 높은 경도값을 가졌다. 마찰계수 측정을 위해 상온에서 볼 온 디스크 장비를 이용하여 마찰계수를 측정한 결과 약 0.66의 마찰계수를 가졌다.

영어초록

Prevailing dissemination of machine tools and cutting technology have caused drastic developments of highspeed dry machining with work materials of high hardness, and demands on the high-hardness-materials with highefficiency have become increasingly important in terms of productivity, cost reduction, as well as environment-friendlyissue. Addition of Si to TiAlN has been known to form nano-composite coating with higher hardness of over 30 GPaand oxidation temperature over 1,000℃. However, it is not easy to add Si to TiAlN by using conventional PVDtechnologies. Therefore, Ti-Al-Si-N have been prepared by hybrid process of PVD with multiple target sources orPVD combined with PECVD of Si source gas. In this study, a single composite target of Ti-Al-Si was prepared bypowder metallurgy of MA (mechanical alloying) and SPS (spark plasma sintering). Properties of he resulting alloyingtargets were examined. They revealed a microstructure with micro-sized grain of about 1~5 ㎛, and all the elementswere distributed homogeneously in the alloying target. Hardness of the Ti-Al-Si-N target was about 1,127 Hv. Thinfilms of Ti-Al-Si-N were prepared by unbalanced magnetron sputtering method by using the home-made Ti-Al-Sialloying target. Composition of the resulting thin film of Ti-Al-Si-N was almost the same with that of the target. Thethin film of Ti-Al-Si-N showed a hardness of 35 GPa and friction coefficient of 0.66.

참고자료

· 없음