DLC has been attractive as semiconductor materials for solar cell due to its biological friendliness, flexible microstructures, and especially its tunable band gap. In order to fabricate high-efficiency multiband gap solar cell, it is important to control the sp3/ sp2 bonds ratio of DLC film corresponding to optical band gap (Eg). There are many references reporting the relations among the fabrication conditions, Eg, sp3/ sp2, and ID/ IG. However, a more comprehensive database is needed for controllable fabrication. Especially, the quantitative relationship of sp3/ sp2 ratio to Eg of DLC film by PECVD is unclear. In this paper, 36 sets of DLC films were fabricated by RF-PECVD. Characterization methods of XPS, Raman spectroscopy, and IR absorption have been used to determine the sp3/ sp2 ratio of DLC films. UV/visible light absorption method has applied to evaluate Eg. The Eg obtained is in the range 1.45–3.0 eV. Our results agree well with the references. The XPS spectra gives a linear relationship as Eg = − 0.161 (± 0.136) + 26.095 (± 1.704) · {sp3 (XPS)/sp2}, the Raman spectra shows a linear function that Eg = 1.327 (± 0.046) + 0.428 (± 0.036) · (ID/IG), as well as the FTIR analysis demonstrates that Eg = − 0.492 (± 0.093) + 0.464 (± 0.044) · {sp3 (FTIR)/sp2}.

Various surface colors are predicted and implemented using the interference color generated by controlling the thickness of nano-level diamond like carbon (DLC) thin film. Samples having thicknesses of up to 385 nm and various interference colors are prepared using a single crystal silicon (100) substrate with changing processing times at low temperature by plasma-enhanced chemical vapor deposition. The thickness, surface roughness, color, phases, and anti-scratch performance under each condition are analyzed using a scanning electron microscope, colorimeter, micro-Raman device, and scratch tester. Coating with the same uniformity as the surface roughness of the substrate is possible over the entire experimental thickness range, and more than five different colors are implemented at this time. The color matched with the color predicted by the model, assuming only the reflection mode of the thin film. All the DLC thin films show constant D/G peak fraction without significant change, and have anti-scratch values of about 19 N. The results indicate the possibility that nano-level DLC thin films with various interference colors can be applied to exterior materials of actual mobile devices.

This paper presents a Raman spectroscopy study of the influence of methane flow on the micro-tribological behavior of diamond-like carbon coatings deposited with an industrial plasma-enhanced chemical vapor deposition system. Results have shown a direct relationship between the methane flow and thickness of the coatings. The analysis of the Raman spectra and deposition parameters allowed establishing the influence of H content with the methane flow, the disorder level and estimation of the sp3 fraction on the carbon coatings. The micro-tribology tests showed a strong dependence of the wear resistance and hardness with Raman parameters. The coating deposited at 72-sccm methane flow presented a thickness of 1.7 μm and a sp3 fraction of 0.33. This sp3 fraction gave rise to a hardness of 24 GPa and an excellent wear resistance of 3.3 × 10–6 mm3 N−1 mm−1 for this DLC coating. Wear tests showed a swelling in the wear profiles on this coating, which was associated with the occurrence of a re-hybridization process.

Diamond-like carbon (DLC) films have been widely used in many industrial applications because of their outstanding mechanical and chemical properties like hardness, wear resistance, lubricous property, chemical stability, and uniformity of deposition. Also, DLC films coated on paper, polymer, and metal substrates have been extensively used. In this work, in order to improve the printing quality and plate wear of polymer printing plates, different deposition conditions were used for depositing DLC on the polymer printing plates using the Pulsed DC PECVD method. The deposition temperature of the DLC films was under 100˚C, in order to prevent the deformation of the polymer plates. The properties of each DLC coating on the polymer concave printing plate were analyzed by measuring properties such as the roughness, surface morphology, chemical bonding, hardness, plate wear resistance, contact angle, and printing quality of DLC films. From the results of the analysis of the properties of each of the different DLC deposition conditions, the deposition conditions of DLC + F and DLC + Si + F were found to have been successful at improving the printing quality and plate wear of polymer printing plates because the properties were improved compared to those of polymer concave printing plates.

This paper describes the results of the application of Cr-Diamond-like carbon (DLC) films for efficiency improvement through surface modification of spur gear parts in the hydraulic gear pump. Cr-DLC films were successfully deposited on SCM 415 substrates by a hybrid coating process using linear ion source (LIS) and magnetron sputtering method. The characteristics of the films were systematically investigated using FE-SEM, nano-indentation, sliding tester and AFM instrument. The microstructure of Cr-DLC films turned into the dense and fine grains with relatively preferred orientation. The thickness formed in our Cr buffer layer and DLC coating layer were obtained the 487 nm and . The average friction coefficient of Cr-DLC films considerably decreased to 0.15 for 0.50 of uncoated SCM415 material. The hardness and surface roughness of Cr-DLC films were measured 20 GPa and 10.76 nm, respectively. And then, efficiency tests were performed on the hydraulic gear pump to investigate the efficiency performance of the Cr-DLC coated spur gear. The experimental results show that the volumetric and mechanical efficiency of hydraulic gear pump using the Cr-DLC spur gear were improved up to 2~5% and better efficiency improvement could be attributed to its excellent microstructure, higher hardness, and lower friction coefficient. This conclusion proves the feasibility in the efficiency improvement of hydraulic gear pump for industrial applications.

A diamond-like carbon (DLC) film deposited on a WC disk was investigated to improve disk wear resistance for injection molding of zirconia optical ferrule. The deposition of DLC films was performed using the filtered vacuum arc ion plating (FV-AIP) system with a graphite target. The coating processing was controlled with different deposition times and the other conditions for coating, such as input power, working pressure, substrate temperature, gas flow, and bias voltage, were fixed. The coating layers of DLC were characterized using FE-SEM, AFM, and Raman spectrometry; the mechanical properties were investigated with a scratch tester and a nano-indenter. The friction coefficient of the DLC coated on the WC was obtained using a pin-on-disk, according to the ASTM G163-99. The thickness of DLC films coated for 20 min. and 60 min. was about 750 nm and 300 nm, respectively. The surface roughness of DLC films coated for 60 min. was 5.9 nm. The Raman spectrum revealed that the G peak of DLC film was composed of sp3 amorphous carbon bonds. The critical load (Lc) of DLC film obtained with the scratch tester was 14.6 N. The hardness and elastic modulus of DLC measured with the nano-indenter were 36.9 GPa and 585.5 GPa, respectively. The friction coefficient of DLC coated on WC decreased from 0.2 to 0.01. The wear property of DLC coated on WC was enhanced by a factor of 20.

Kinik Company pioneered diamond pad conditioners protected by DLC barrier ( Coating) back in 1999 (Sung & Lin, US Patent 6,368,198). Kink also evaluated Cermet Composite Coating (CCC or , patent pending) with a composition that grades from a metallic (e.g. stainless steel) interlayer to a ceramic (e.g. or SiC) exterior. The metallic interlayer can form metallurgical bond with metallic matrix on the diamond pad conditioner. The ceramic exterior is both wear and corrosion resistant. The gradational design of coating will assure its strong adherence to the substrate because there is no weak boundary between coating and substrate.

rf PECVB법을 이용하여 붕규산 유리 기판 위에 diamond like carbon(DLC) 박막을 증착하였다. 메탄(CH4)-수소(H2) 혼합 가스를 전구체 가스로 사용하였다. DLC 박막의 형상, 구조 및 광학적 특성은 SEM, 라만 및 UV 스펙트럼으로 분석하였다. 증착 속도는 혼합 가스의 수소 농도에 따라 증가하다가, 혼합 가스 유량이 25 sccm 이상에서는 일정하게 되었다. UV스펙트럼으로 계산한 박막의 optical band gap은 증착 시간과 DC serf bias의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타냈으나, 수소함량에 의해서는 거의 영향이 없었다. 박막의 투과율에 가장 큰 영향을 미치는 인자는, 특히 자외선 영역과 가시광선 영역에서, bias 전압이었다.

순수한 동적 결합반응이고 전하 누적이 없는 이온 임플란테이션, 새로운 재료 개발 등에 음이온을 직접 사용하는 새로운 연구가 진행되고 있으며, 이러한 관점에서 새로운 고체상의 Cs이온 법이 실험실 규모로 연구되고 있다. 본 논문에서는 음이온 Cs gun으로 DLC 박막을 실리콘 위에 제조하였다. 이 시스템은 가스가 필요없으므로, 고 진공에서 증착이 일어난다. C(sup)-빔 에너지는 80~150eV 사이에서 조절이 우수하였다. Raman 분석결과 박막의 DLC 지수, 즉sp3비율은 이온 에너지 증가에 따라 증가하였으며, 미소 경도값 또한 7에서 14GPa로 증가하였다. DLC박막의 표면 평균거칠기(Ra)는 ~1Å정도로 아주 매끈하였으며, 불순물이 내재되지 않는 박막을 얻을 수 있었다.

DLC(diamond-like carbon)박막을 RF PCVD법으로 증착하여 일반적인 증착특성과 마찰.마모특성사이의 관계를 알아보기 위해, 증착속도, 박막경도, 내무압축응력 및 박막내의 수소량 측정을 통해 일반적인 증착특성을 조사하였다. 그리고 증착된 박막의 C-H 결합구조와 물질특성 분성을 위해 각각 FTIR 및 Raman분광분석을 행하였다. 박막의 마찰계수와 내마모특성은 Pin-on-disk형 마찰시험기를 이용하여 상기의 증착조건과의 상관관계를 조사하였다. DC self-bais, 즉 충돌에너지가 커지면 박막의 증착속도와 경도는 대체로 증가하고, 박막내의 압축응력은 최대값을 가지다가 다시 감소됨을 알 수 있언ㅆ다. 또한 박막내의 수소량은 급격히 감소하다가 포화됨을 알 수 있었다. 얻어진 박막의 마찰계수는 최소 0.08로 분위기가 dry일 때 더 작으며 내마모성은 이온의 충돌에너지와 밀접한 관계를 가지며 모재인 Si-wafer보다 훨씬 큼을 알수 있었다.

CH4와 H2의 혼합가스에 미량의 질소와 산소를 첨가하여 rf-플라즈마 CVD법으로 DLC막을 합성하였다. 이 때 챔버내 압력은 430mtorr, 기판에 인가된 전력은 80W였으며, H2와 CH4의 비율은 1:1이었다. 이 시편들에 대해 가시광선 영역과 자외선 영역에서의 투과도를 비교하였으며, 결합구조의 변화를 알아보기 위하여 FTIR 분석을 실시하였다. 질소의 경우 첨가량이 6.3%에서 17.4%으로 증가됨에 따라 전체적인 투과도값이 증가하였으며, FRIR 분석결과 wavenumber 3500 cm-1 /의 위치에 N-H stretching band가 나타나고 2300cm-1 /에는 nitrile의 피크가 나타났다. 이 피크들의 존재는 질소의 첨가에 의하여 interlink를 감소시킴으로써 막의 잔류응력을 현저히 감소시킬 수 있음을 의미한다. 2% O2를 첨가한 경우 막의 투과도는 질소를 첨가한 경우보다 월등히 더 향상되었다. 질소첨가량을 증가시킴에 따라 optical band gap또한 증가되는 경향을 보였으며, 2% O2를 첨가하였을 때 막의 optical band gap은 0.5까지 감소하였다.

본 연구에서는 플라즈마 화학 증착법으로 기판에 따른 DLC 박막의 접착력 변화를 조사하였다. 박막의 분리가 발생하기 시작하는 경우의 두께를 임계두께로 정하여 스크래치 테스터로 측정된 임계하중과 더불어 박막의 잡착강도값으로 사용하였다. 다이아몬드상 탄소박막은 실리콘 기판에서 가장 우수한 접착력을 가지는 것으로 나타났으며, 크롬>티타늄>철>세라믹 기판의 순으로 접착력이 감소하였다. XPS, AES 분석을 사용하여 계면에서 결합구조와 결합형태 등을 관찰하여 접착력과의 관계를 조사하였다. 그 결과 다이아몬드상 탄소박막의 접착강도는 막/기판의 계면에서의 탄화물 형성에 영향을 받으며, 계면에서의 초기산화물층에 큰 영향을 받는것을 확인하였다.

본 연구에서는 고밀도 플라즈마를 형성하는 planar magnetron RF 플라즈마 CVD를 이용하여 DLC(diamond-like carbon) 박막을 합성하였다. 이 방법을 이용하여 DLC 박막을 합성한다면 고밀도 플라즈마 때문에 종래의 플라즈마 CVD(RF-PECVD)법보다 증착속도가 더욱더 향상될 것이라는 것에 착안하였다. 이를 위해 magnetron에 의한 고밀도 플라즈마가 존재할 때도 역시 DLC박막형성에 미치는 RF 전력과 반응가스 압력이 중요한 반응변수인가에 대해 조사하였고, 일정한 자기장의 세기에서 RF전력과 DC self-bias 전압과의 관계를 조사하였다. 또한 RF전력변화에 따른 박막의 증착속도와 밀도를 측정하였다. 본 연구에 의해 얻어진 박막의 증착속도는 magnetron에 의한 이온화율이 매우 높아 기존의 RF-PECVD 법보다 매우 빠르며, DLC박막의 구조와 물질특성을 알아보기 위해 FTIR(fourier transform infrared)및 Raman 분광분석을 행한 결과 전형적인 양질의 고경질 다이아몬드상 탄소박막임을 알 수 있었다.

DLC 박막을 RF 플라즈마 화학증착법(PECVD)을 이용하여 CH4와 CO2기체로부터 합성하였다. 증착압력, CH4와 CO2가스의 조성비, 바이어스 전압(-VB) 등의 증착조건 변화에 따른 증착속도는 증착층의 두께를 알파스텝으로 측정하여 결정하였으며, 박막의 구조 변화에 따른 증착속도는 증착층의 두께를 알파스텝으로 측정하여 결정하였으며, 박막의 구조 변화는 FTIR 분광분석을 이용하여 분석을 행하였다. 이 연구로부터 얻은 실험 결과는 다음과 같다: 1) 증착속도는 증착압력 및 바이어스 전압의 증가에 따라 증가한다. 2)바이어스 전압 300V이상에서, CO2량 증가는 순증착속도를 증가 시킨다. 3) 순수한 CH4가스를 사용할 경우에는 바이어스전압(-VB)이 증가함에 따라 박막내 수소의 함량과 sp3/sp2비는 감소하는 경향을 나타낸다. 4)증착압력이 증가함에 따라 박막내 수소함량은 증가하며, sp3/sp2비는 감소한다. 5)50mTorr의 증착압력에 증착시, CH4-+Co2 혼합가스에서 이산화탄소의 부피분율에 따라서는 박막내 수소함량은 감소하며, sp3/sp2비는 증가한다.