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RF Magnetron Sputtering 증착법을 이용한 TiO2/SiO2/ZrO2 박막 특성 연구

A Study of the properties of TiO2/SiO2/ZrO2 Thin Films Depositedby RF Magnetron Sputtering

한국안광학회지 2019년 24권 3호 p.287 ~ 294
장대광 ( Jang Dae-Kwang ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과

김영미 ( Kim Young-Mi ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
정예린 ( Jung Yee-Rin ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
이주학 ( Lee Ju-Hak ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
하병호 ( Ha Byung-Ho ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
김기홍 ( Kim Ki-Hong ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과

Abstract

목적: 산업현장에서 사용하는 작업용 보안경, 일반 시력보정용 안경 및 각종 광학기기 등에서 필요한 방담성(anti- fogging)을 갖는 친수성 박막을 제작하고 박막의 특성을 연구하고자 한다.

방법: RF magnetron sputtering 증착법으로 TiO2, SiO2, ZrO2 등의 코팅재료를 이용하여 단일박막과 각 소재의 조합으로 다층박막을 제작하며, Substrate는 Slide glass를 사용하였고, 진공도는 4.0 × 10-2 torr, RF-power는 70 W, 기판과의 거리는 80 mm 등의 박막공정으로 증착하여 광학적, 기계적 특성을 분석하였다.

결과: 제작된 광학박막의 형태 및 결정성분 분석을 위해 SEM, AFM을 이용 하여 분석하였고, 화학적 조성분석을 위해 SEM-EDS를 이용하였고, 광투과율은 UV-visible spectrophotometer, 접촉 각은 Contact angle analyzer를 이용하여 분석하였다.

결론: 광학박막의 최외층이 SiO2, TiO2 단일박막, 다층박막일 때 다른 조건의 광학박막에 비해 방담성이 우수한 것으로 확인되었으며, RF 마그네트론 스퍼터링이 안경렌즈 및 광 학기기 등의 광학적 성능을 향상시키기 좋은 증착법임을 확인하였다.

Purpose: To study the antifogging properties of thin films required for safety goggles used in industrial applications, general vision correction glasses, and various optical instruments.

Method: A radio frequency (RF) magnetron sputtering method was used to fabricate multilayer thin films composed of a stack of individual thin films sputter-coated from materials such as TiO2, SiO2, and ZrO2. Glass slides were used as the substrates. The sputtering vacuum was set to 4.0 × 10-2 torr, RF-power was 70 W, and the distance between the target and the substrate was 80 mm. The optical and mechanical properties of the optical film samples were analyzed.

Results: Scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) was used to analyze the morphology and crystal nature of the fabricated optical thin films. SEM-energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDS) was used for chemical composition analysis. The light transmittance was measured using a UV-visible spectrophotometer and contact angle was analyzed using a contact angle analyzer.

Conclusion: When the outermost layer of the optical thin film was SiO2, a TiO2 single thin film, or a multilayer thin film, antifogging properties were superior to optical thin films fabricated under other conditions. We confirmed that RF magnetron sputtering was an excellent deposition method to improve the optical performance of spectacle lenses and optical instruments.

키워드

RF magnetron sputtering; TiO2; SiO2; ZrO2; 광학박막
RF magnetron sputtering; TiO2; SiO2; ZrO2; Optical thin film
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