5 AFM

목차

Ⅰ. INTRODUCTION
II. EXPERIMENT
III. RESULT & DISCUSSION
IV. CONCLUSION

본문내용

Ⅰ. INTRODUCTION

SPM(Scanning Probe Microscope)은 물질의 표면 특성을 원자 단위까지 측정할 수 있는 현미경을 총칭한다. 원자현미경의 배율은 최고 수천만 배로서, 개개의 원자를 관찰할 수 있다. 원자현미경의 수직방향의 분해능은 수평 방향보다 더욱 좋아서 원자 지름의 수십 분의 일(0.01nm)까지도 측정해낼 수 있다. SPM의 종류로 STM(Scanning Tunneling Microscope), AFM(Atomic Force Microscope) 등이 있다. STM의 가장 큰 결점은 전기적 으로 부도체인 시료를 볼 수 없다는 것인데, 이를 해결한 것이 AFM이다.
Figure 1과 Figure 2는 AFM의 구조를 나타낸 그림이다. AFM에서는 마이크로머시닝 으로 제조된 Cantilever라고 불리는 작은 막대를 쓴다. Cantilever 끝의 탐침을 시료 표면에 접근시키면 탐침 끝의 원자와 시료 표면 원자 사이에 서로의 간격에 따라 인력이나 척력 등 여러 힘이 작용한다. 이 힘에 의해 cantilever의 휨이 발생하고 이 힘이 일정하게 유지되도록 하면서 샘플의 삼차원 영상을 수집한다. cantilever와 탐침은 시료 표면에 적용되는 힘이나 궁극적인 AFM의 lateral solution을 결정하기 때문에 AFM에 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 일반적인 cantilever는 Si 또는 silicon nitride(Si3N4)를 미세 가공하여 제작되고, 하부 끝단에 nm 수준의 직경을 가진 팁이 위치한다.
원자현미경은 앞에서 말한 것처럼 작은 것을 볼 수 있는 것만이 아니라 아주 작은 원 자를 원하는 위치로 움직일 수 있고 나노크기로 표면을 가공할 수 있다. 예를 들어 반도체 공 정에 쓰이는 나노리소그래피(nano-lithography) 기술에서 AFM은 중요한 역할을 하고 있다. 리소그래피는 반도체나 다른 고체의 표면을 처리해 아주 작은 구조를 만드는 기술이다.

참고 자료

박은정, 나노 세계의 눈과 손, 원자현미경, (KISTI의 과학향기 칼럼, 2006).