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(a) 실온에서, 이중-입자 에어로졸 증착 공정을 사용하여 각형(angular) α-Al2O3 및 구형(spherical)의 α-Al2O3 분말 혼합물을 준비하는 단계; (b) 상기 이중-입자 에어로졸 증착 공정을 사용하여 추가적인 열처리(thermal treatment) 없이 각형 Al2O3 입자들 및 구형 Al2O3 입자들이 혼합된 분말을 에어로졸화하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 챔버와 증착 챔버의 두 챔버 사이의 압력 차이에 의해 연결된 테플론 튜브를 통해 에어로졸 챔버로부터 증착 챔버로 이송되고, 수렴 노즐을 통해 기판 홀더에 부착된 기판 위에 증착하여 Al2O3 세라믹 코팅층을 형성하여 단일-입자 에어로졸 공정에 의한 Al2O3 필름보다 투과율(transmittance)과 경도(hardness)가 우수한 Al2O3 필름을 갖는 알루미나층을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 Al2O3 필름의 표면 거칠기와 투과율(transmittance)과 경도(hardness)를 측정하는 단계; 를 포함하는 새로운 이중-입자 에어로졸 증착을 사용한 고품질 알루미나 제조 방법
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제1항에 있어서, 상기 단계(a)에서, 상기 이중-입자 에어로졸 증착 공정은 AD 장치는 에어로졸 챔버, 증착 챔버, 그리고 두 종류의 진공 펌프(vacuum pumps)로 구비하며, 필름 제작을 위해, 상기 각형 α-Al2O3 및 구형의 α-Al2O3 분말 혼합물(각형:구형 Al2O3 입자 비율 10:0, 7:3, 5:5, 3:7, 0:10)을 준비하고 분말 용기에 넣는 단계; 로터리 펌프와 기계식 부스터 펌프를 사용하여 내부 먼지와 습기를 제거하고, 상기 에어로졸 챔버와 상기 증착 챔버 사이에 압력 차이를 만들어 증착을 용이하게 하며, 이중-입자 분말 혼합물을 에어로졸화하여 에어로졸 형성을 증가시키기 위해 300~500rpm의 진동 속도와 함께 캐리어 가스(N2)를 에어로졸 챔버에 주입했으며, 생성된 에어로졸은 에어로졸 챔버와 증착 챔버의 두 챔버 사이의 압력 차이에 의해 연결된 테플론 튜브를 통해 상기 에어로졸 챔버로부터 상기 증착 챔버로 이송되었으며, 가속 에어로졸은 0
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제1항에 있어서, 상기 단계(a)에서, 상기 이중-입자 에어로졸 증착 공정은 N2 캐리어 가스 또는 He 캐리어 가스를 사용하며, 질소 N2가 아닌 헬륨 He을 캐리어 가스로 사용할 때 에어로졸 입자들이 더 빠르고 캐리어 가스를 더 많이 주입하면 에어로졸 입자 속도가 증가하여 해머링 효과가 향상되는, 새로운 이중-입자 에어로졸 증착을 사용한 고품질 알루미나 제조 방법
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제1항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판을 사용하는, 새로운 이중-입자 에어로졸 증착을 사용한 고품질 알루미나 제조 방법
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제1항에 있어서, 상기 이중-입자는 각각 0
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제1항에 있어서, 상기 각형 α-Al2O3 및 구형의 α-Al2O3 분말 혼합물은 10:0, 7:3, 5:5, 3:7 및 0:10 비율을 갖는 각형:구형 Al2O3 입자 혼합물(angular and spherical Al2O3 mixture)을 사용하며, 상기 이중-입자 에어로졸 증착 공정을 사용하여 추가적인 열처리(thermal treatment) 없이 각형 Al2O3 입자들 및 구형 Al2O3 입자들가 혼합된 분말을 에어로졸화하여 생성된 에어로졸은 에어로졸 챔버와 증착 챔버의 두 챔버 사이의 압력 차이에 의해 연결된 테플론 튜브를 통해 상기 에어로졸 챔버로부터 상기 증착 챔버로 이송되고, 수렴 노즐을 통해 기판 홀더에 부착된 기판 위에 증착하여 상기 기판 상에 제조된 Al2O3 필름을 형성하는, 새로운 이중-입자 에어로졸 증착을 사용한 고품질 알루미나 제조 방법
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제1항에 있어서, 상기 Al2O3 필름으로써, 5 L/min의 최적 가스 유량 하에서 유리 기판 위에 증착된 3:7 각형:구형 Al2O3 혼합물 필름(3:7 angular:spherical Al2O3 mixture film)의 형상 변화(morphology modulation)는 결과적으로 에어로졸 혼합물에 의한 중첩 해머링 효과(superposition hammering effec), 단일-입자 에어로졸 증착 공정을 사용하여 생성된 Al2O3 필름 보다 향상된 투과율(transmittance, 84
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제1항에 있어서, 상기 Al2O3 필름의 표면 현미경 사진으로부터, 다른 입자 형상들의 증착 메커니즘들이 관찰되었으며, 각형 Al2O3 입자들에 대해 측정된 BET 표면적(5
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제8항에 있어서, 상기 기판에 형성된 Al2O3 필름의 관찰된 증착률(deposition rates)은 이중-입자 분말이 혼합된 시작 분말의 각 Al2O3 입자 비율과 관련이 있으며, 10:0, 7:3, 5:5, 3:7 및 0:10 각형:구형 Al2O3 혼합 필름의 증착 속도는 각각 100, 33, 22, 10 및 1 ×μm/min이었으며, 결함의 감소는 구형 Al2O3 입자들의 비율 증가에 해당하며, 3:7 각형:구형 Al2O3 혼합 막에 대해 달성된 비교적 느린 증착 속도 10mm2×μm/min은 이전에 보고 된 증착 속도(412 ×μm/min)에 비해 빠르며, 추가된 구형 Al2O3 입자들의 영향을 확인하기 위해, 제조된 Al2O3 필름의 형상, 표면 및 단면 마이크로 구조 이미지가 관찰되었으며 10:0, 7:3, 5:5, 3:7 비율의 각형:구형 Al2O3 입자 혼합물을 사용하여 증착된 Al2O3 필름은 점진적으로 매끄러운 표면(smoother surfaces)과 더 적은 크레이터(fewer craters)를 보였으며, 10:0 (38
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제9항에 있어서, 가스 유량 3L/min의 가스 유속에서 25 %의 증착 성공률이 달성되었으며, Al2O3 필름의 32 ×μm/min의 높은 증착 속도는 박리(peeling)를 초래하는 압축이 없으며, 에어로졸 입자들의 운동 에너지 감소는 필름 내에서 입자-입자 결합(particle-particle bonding)을 약화시키고 Al2O3 입자들의 균열을 줄이고(ewer fractured Al2O3 particles), 3 L/min의 가스 유속은 해머링 효과의 원치 않는 에칭 효과를 감소시키고 밀도가 낮은 마이크로 구조를 형성했으며, 가스 유량 5L/min에서 증착 성공률 100 %, 증착률 32mm2 × μm/min을 달성되었으며, 5L/min의 가스 유량(gas flow rate)은 필름 열화를 방지하기 위해 에칭 및 박리를 줄이면서 해머링 효과를 최적화했으며, 5 L/min의 최적 가스 유량 하에서 3:7 각형:구형 Al2O3 혼합 필름이 유리 기판 위에 증착되었으며, Al2O3 필름 특성을 확인하기 위해 제작된 Al2O3 필름의 투과율(transmittance), 표면 거칠기(surface roughness) 및 경도(hardness)를 측정했다(도 8 참조)
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