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학위논문 상세정보

원자 힘 현미경 측정을 위한 자가 발진 센서 제작 원문보기
Fabrication of Self Oscillation Sensor for Atomic Force Microscopy

  • 저자

    김광윤

  • 학위수여기관

    세종대학교 일반 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    나노신소재공학과

  • 지도교수

    서용호

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

  • 키워드

    원자 힘 현미경 수정 진동자 전기 화학적 식각 자가 발진 센서 위상 측정 방식;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541140&outLink=K  

  • 초록

    자가 발진 센서를 이용한 원자 힘 현미경 원자 힘 현미경(Atomic Force Microscope)는 나노 사이즈 측정에 있어 강점을 보이는 장비로써, 반도체, 바이오 등등 다양한 분야에서 강한 영향력을 보이는 장비이다. 이 때문에 반도체 관련 산업체나 연구를 하는 학교에서 대부분 원자 힘 현미경을 보유하고 있다. 하지만 원자 힘 현미경은 이름에 걸맞지 않게 원자 단위의 작은 부분까지는 찍을 수 없다. 이 때문에 같은 주사 탐침 현미경 종류인 주사 터널 현미경이 필요한 경우가 있다. 주사 터널 현미경을 이용하면 원자 힘 현미경보다 좋은 해상도의 이미지를 얻을 수 있는데 이 장비의 가격이 만만치 않기 때문에 보유하고 있는 곳이 많지 않다. 위에서 언급한 두 장비의 단점을 보완하기 위해 새로운 방법의 현미경을 만들기 위해 많은 연구자들이 노력해 왔다. 많은 노력 끝에 찾은 방법은 기존의 원자 힘 현미경의 센서를 자가 발진 센서로 대체하는 방법이다. 자가 발진 센서의 원자 힘에 대한 민감도가 기존에 센서로 사용해 왔고, 아직도 사용되고 있는 캔틸레버의 민감도 보다 매우 높아 이 방법이 이론적으로 주목을 받았고, 실험적으로 증명이 되었다. 위의 결과를 보고 실험실 내에서 사용할 수 있도록 자가 발진 센서를 이용한 원자 힘 현미경 제작 실험에 착수하였다. 고 분해능의 이미지를 얻기 위해서 자가 발진 센서의 민감도를 높이는 방향으로 중점을 두었고, 이를 위해 50μm의 직경을 가지는 텅스텐 탐침을 이용하였다. 이는 수정 진동자에 달리는 탐침의 무게에 따라서 센서의 민감도가 변화하기 때문이다. 다음으로 수정 진동자를 알루미나 판 위에 순간접착제를 이용하여 단단히 고정시켰는데 이는 수정 진동자가 진동함에 따라 수정진동자를 잡아주는 물질이 흔들리지 않도록 고정시켜 주기 위하여 단단한 고정체가 필요했기 때문이다. 수정 진동자를 붙이기 전 알루미나 판 위에 전극을 만들고 붙인 후에 수정 진동자의 전극과 연결하여 자가 발진 센서를 완성시켰다. 이렇게 완성된 자가 발진 센서를 이용하여 원자 힘 현미경을 만들기 위해 위상 측정 방식을 선택하였고, 이를 위해 필요한 자동 이득 제어 장치와 비례-적분 제어 장치를 이용하였다. 이 두 회로를 이용하여 시료와 탐침 사이의 거리가 멀어지고 가까워짐에 따라 달라지는 자가 발진 센서의 진폭을 유지시켜 주면서 변화하는 위상차를 이용하여 원자 힘 현미경의 이미지를 얻을 수 있었다.


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