상온진공과립분사 공정의 이송가스 유량과 노즐 형상이 투명 알루미나 코팅 거동과 미세구조에 미치는 영향

Abstract

상온진공에서 알루미나 과립을 분무하여 α-알루미나 막을 증착시키는 것은 캐리어 가스 라인에 보조 가스 라인을 갖는 개량된 에어로졸 증착 시스템을 사용하여 형성되었다. 보조 가스 유속을 증가시키거나 노즐 목의 폭을 감소시킴으로써 노즐 입구와 증착 챔버 사이의 압력 차가 증가되었다. 동일한 노즐의 경우, 압력 차이가 증가함에 따라 과립 소모 당 알루미나 막의 두께가 증가했다. 그러나 넓은 목의 폭 노즐을 사용하여 얻은 필름은 보조 가스를 사용하지 않는 경우를 제외하고는 작은 압력 차이에도 불구하고 좁은 목의 폭 노즐을 사용하는 것에 비해 두꺼웠다. 보조 가스 유속과 노즐 폭에 따른 증착 거동은 부분적으로 노즐 목 벽 근처의 마찰 영향 층과 박막 증착을 위한 최소 과립 속도에 의해 설명되었다. 알루미나 과립 및 필름은 주사 전자 현미경, X-선 회절 분석, 표면 형상 측정 및 투과 전자 현미경을 통해 필름 품질을 평가 및 증착 조건과 연관시키기 위해 특성을 조사하였다.

Deposition of α-aumina film by spraying alumina granules in a vacuum at room temperature was per-formed using a modified aerosol deposition system that had a supplemental gas flow line in addition to the carrier gas flow line. The pressure difference between the nozzle inlet and deposition chamber was increased by increasing the supplemental gas flow rate or by decreasing the nozzle throat width. For the same nozzle, the alumina film thickness per granule consumption increased as the pressure difference was increased. However, the film obtained by using the wide throat nozzle was thicker than that by using the narrow throat nozzle in spite of the smaller pressure difference except for the case without using the supplemental gas. The deposition behaviors according to the supplemental gas flow rate and the nozzle throat width were explained in part by the friction-affected layer near the nozzle throat wall and a critical granule velocity for film deposition. Alumina granules and films were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, surface profilometry, and transmission electron microscopy to assess and correlate the film quality to the deposition conditions.