이온빔 합성법에 의해 증착된 다이아몬드성 카본필름의 구조 및 기계적 특성

 End hall type 이온건을 이용하여 다이아몬드성 카본필름을 합성하였다. 탄소의 공급원으로는 벤젠을 사용하였으며, 합성에 참여하는 이온의 에너지를 조절하기 위해 DC, pulsed DC 그리고 250KHz의 고주파 전원을 사용하여 -100에서 -800 V까지의 바이어스를 기판에 인가하였다. 본 연구에서는 바이어스 전원의 종류에 따른 합성거동과 바이어스 전압에 따른 필름의 구조와 기계적 특성의 변화를 관찰하였다. 바이어스 전압이 인가되지 않은 상태에서 합성된 필름은 39 GPa의 경도와 290 GPa의 턴성계수를 가지고 있었다. 이는 PACVD에 의해 합성된 필름보다 2배 내지 6배에 이르는 우수한 기계적 물성이다. 필름의 합성속도는 Kaufman type이온건을 사용하는 것보다 매우 높았으며, 이는 end hall type 이온건이 가지고 있는 높은 이온빔 전류에 기인하는 결과이다. 필름의 물성이나 구조는 바이어스의 종류에 관계없이 바이어스 전압에만 의존하였다. 바이어스 전압이 증가함에 따라 필름의 구조는 흑연화되고 3차원적 상호결합의 양이 감소하였으며, 이에 따라 잔류응력, 경도 그리고 탄성계수가 모두 감소하였다.