[화학과 물리화학 실험] SPM(STM과 AFM)

소개글

◎ 목 적
S P M 에 대해 알고, S P M을 이용해 H O P G 의 표면을 관찰 할 수 있다.
◎ 이 론
SPM은 STM과 AFM을 통칭하여 부르는 용어이며 그 원리는 다음과 같다.
-STM (Scanning Tunneling MicroScope)의 원리
도전체 표면에 가느다란 텅스텐이나 백금선을 부식 시켜 그 끝에 원자 몇 개만 있게 한 탐침 (STM TIP) 을 원자 한 두개크기 정도의 거리 이내로 접근시키고 양단간에 약간의 전압을 걸면 터널링 현상에 의한 전류가 발생한다.
이러한 도전성 팁과 샘플사이의 전류가 초기에 설정한(팁과 샘플의 떨어진 거리)에 도달될 때까지 각(x, y) 데이터 지점에서 스캐너를 수직방향으로 움직여 일정한 터널링 전류가 되게 하면서 각(x, y) 데이터 지점에서의 스캐너의 수직위치를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 삼차원영상을 얻는 원리인데 이 기술의 적용은 도체나 반도체에 제한된다.
이러한 샘플의 제한을 극복하기 위해 AFM(Atomic Force MicroScope :원자 힘 현미경)을 개발하여 부도체인 시료를 볼 수 있게 하여 원자현미경을 고분자, 생명공학 및 광학등 거의 모든 분야에서 사용할 수 있게 하였다.

목차

◎ 목 적
◎ 이 론
-STM (Scanning Tunneling MicroScope)의 원리
-AFM(Scanning Force MicroScope)의 원리
*Contact Mode의 원리
* Non-Contact Mode의 원리
* Tapping Mode의 원리
* A F M 측정 모드별 장단점 비교
- H O P G
◎ 실 험 방 법
◎ 결 과
- 한 변의 길이 구하기
◎ 고 찰

본문내용

-STM (Scanning Tunneling MicroScope)의 원리
도전체 표면에 가느다란 텅스텐이나 백금선을 부식 시켜 그 끝에 원자 몇 개만 있게 한 탐침 (STM TIP) 을 원자 한 두개크기 정도의 거리 이내로 접근시키고 양단간에 약간의 전압을 걸면 터널링 현상에 의한 전류가 발생한다.
이러한 도전성 팁과 샘플사이의 전류가 초기에 설정한(팁과 샘플의 떨어진 거리)에 도달될 때까지 각(x, y) 데이터 지점에서 스캐너를 수직방향으로 움직여 일정한 터널링 전류가 되게 하면서 각(x, y) 데이터 지점에서의 스캐너의 수직위치를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 삼차원영상을 얻는 원리인데 이 기술의 적용은 도체나 반도체에 제한된다.
이러한 샘플의 제한을 극복하기 위해 AFM(Atomic Force MicroScope :원자 힘 현미경)을 개발하여 부도체인 시료를 볼 수 있게 하여 원자현미경을 고분자, 생명공학 및 광학등 거의 모든 분야에서 사용할 수 있게 하였다.
-AFM(Scanning Force MicroScope)의 원리
"AFM"에서는 STM과는 달리 텅스텐 또는 백금으로된 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 끌어당기는 또는 밀어 내는 여러 가지 힘)이 샘플표면의 원자와 탐침 끝의 원자사이에 작용하는데 이 힘에 의해 캔티레버의 휨이 발생하고 이 힘이 일정하게 유지되도록 하면서 귀환회로에 의해 정밀 제어 하면서 각 지점(x, y)에서 스캐너의 수직위치를 저장하여 샘플표면의 삼차원 영상을 얻을 수 있는 원리이다.

◎ 실 험 방 법
① 실험 기구를 준비한다. (실험에는 nano surf scan 2 contraller를 사용하였다.)
② H O P G는 층 구조 때문에 쪼개면 운모와 같이 거의 쪼갠다.

참고 자료

없음