AFM 측정 모드별 장단점비교와 특성,NSOM장비의 작동원리와 응용 분야에관한 리포트
분야
hwp(1) AFM(Scanning Force MicroScope)의 원리
① Contact Mode의 원리
② Non-Contact Mode의 원리
③ Tapping Mode의 원리
(2)AFM 측정 모드별 장단점 비교
2. NSOM장비의 작동원리와 응용 분야(예)를 설명하시오.
(1) 작동원리
(2) 응용분야
(1) AFM(Scanning Force MicroScope)의 원리
'AFM'는 텅스텐 또는 백금으로 된 탐침대신 나노기술로 제조된 프로브를 사용하는데, 이 프로브는 프로브의 모판(substrate) 끝에 아주 미세한 힘(나노뉴톤)에서 쉽게 휘어지는 판형 스프링
(cantilever) 끝에 원자 몇 개 정도의 크기로 끝이 가공된 탐침(tip)을 붙였다. 이 프로브 탐침의 끝을 샘플 표면에 근접시키면 그림1과 같이 끌어당기는 또는 밀어내는 여러 가지 힘이 샘플표면의 원자와 탐침 끝의 원자사이에 작용하는데, 이 힘에 의해 캔티레버의 휨이 발생하고, 이 힘이 일정
△그림1. Sample과 Probe사이의 거리 및 작용하는 힘들 하게 유지되도록 하면서 귀환회로에 의해 정밀제어하면서 각 지점(x, y)에서 스캐너의 수직위치를 저장하여 샘플표면의 삼차원 영상을 얻을 수 있는 원리다.
① Contact Mode의 원리
이 모드는 그림2와 같이 분리된 포토다이오드 검출기로 캔티레버가 편향되는 변화정도를 모니터링하면서 샘플표면에 대해 캔티레버 끝에 부착된 팁을 주사하여, 귀환회로가 초기에 설정한 편향값 (초기에 설정한 캔티레버의 휨)을 유지하도록 하기 위하여 각 (x, y) 데이터 지점에서 스캐너를 수직으로 움직이면서 캔티레버가 시료 표면에 대하여 일정한 편향이 유지되도록 하여, 팁과 샘플간의 힘이 일정하게 유지 하여 항상 팁과 샘플간의 간격이 Coulomb Force 대역에서 유지된다.
△그림2. CONTACT MODE의 FEEDBACK 회로 이때의 힘 F는 후크의 법칙으로부터 F=-kx가 된다. (F=힘, K=스프링상수 , X=캔티레버의 편향) 각 지점 (x, y)에서 스캐너의 수직으로 움직이는 거리를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 3차원 영상을 얻는 원리인데, 이 기술은 도체뿐 아니라 부도체에도 적용된다. 그러나 이 기술은 연질의 시료에서는 샘플표면에 흠을 준다.
② Non-Contact Mode의 원리
이 모드는 Van der Waals Forces의 인력을 이용하기 때문에 원자 간의 인력의 크기가 매우 작아 Contact Mode처럼 캔티레버의 편향을 측정하기가 어려우므로 캔티레버로부터 AC 신호를 얻어 측정하기 위해 수 나노미터의 진폭으로 캔티레버의 공진 주파수 근처에서 캔티레버를 진동시키면서 샘플표면에 대하여 진동하는 팁을 주사하는데, 이때 팁은 주사하는 동안 샘플표면의 흡수층위에서 비접촉 상태에서 진동한다. 샘플표면의 높이 변화에
Qianshao Jiang, Huajun Fang, Yang Xu, Yanxiang
Theo Baum and David J Schiffrin, J. Micromech.
Microeng. 7, 338 (1997).
[12] http://cleanroom.byu.edu/KOH.phtml.
