Scanning Probe Microscope (SPM)

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1 Scanning Probe Microscope (SPM)
STM의 원리 구조도 SPM의 일반적인 구조도 실리콘 (111) 표면

2 Atomic Force Microscope (AFM)
Feedback and x,y,z Scan Control ~ x,y,z Piezo Drum Scanner Piezo Photodiode Laser Image

3 < Microscope image > < Filtered image >
AFM Images < Mica > ×500 ×200 < Microscope image > ×20000 < FE-SEM image > < Au/wafer > < Mica > 5um 130Å < Filtered image > < Topography > < LFM >

4 Contact AFM 0.75um Epitaxial 실리콘의 표면을 AFM으로 찍은 사진. 개개의 원자 층이 들쭉날쭉한 모양을 이루며 쌓여있는데 각층의 높이는 0.14nm이다. 원자간력과 거리와의 관계도

5 Non-contact AFM(NC-AFM) Intermittent-contact AFM(IC-AFM)
액체표면위에서의 contact mode 와 non-contact mode

6 Lateral Force Microscope(LFM)
< AFM > < LFM > 0.75um 0.75um 유리가 코팅된 나일론 화학용기의 표면을 찍은 사진. 왼쪽이 시료의 형상을 나타내는 AFM 사진이고 오른쪽이 표면의 마찰력을 나타내는 LFM 사진으로서 이두개의 사진을 동시에 얻을 수 있다. 유리가 입혀진 부분은 마찰력이 작고(어두운 부분) 유리가 잘 입혀지지 않은부분은 마찰력이 큰 것(밝은 부분)을 볼 수 있다.

7 Force Modulation Microscope(FMM)
시료의 물리적 성질에 따라 변화되는 캔틸레버의 진폭의 변화. < AFM > < FMM > 탄소 광섬유가 폴리머 접착제 사이에 들어있는 단면을 찍은 사진. 왼쪽이 표면의 형상을 나타내는AFM 사진이고, 오른쪽이 물질의 단단한 정도를 나타내는 FMM 사진으로서, 이 사진은 AFM으로 시료에 가해주는 힘의 크기를 각 지점에서 변화 시킴으로써 얻을 수 있다. 광섬유가 폴리머 접착제보다 단단한 것을 볼 수 있다.

8 Phase Detection Microscope(PDM)
시료표면의 물리적 성질에 따라 달라지는 위상차. < FMM > < AFM > 폴리머 코팅한 것을 찍은 사진. 오르쪽 사진은 단순한 시료의 표면을 형상화한 것이고 왼쪽사진은 같은 시료의 표면을 PDM을 이용하여 찍은 사진.

9 Magnetic Force Microscope(MFM)
시료 표면의 자기적 성질에 따른 변화. < AFM > < MFM > 컴퓨터용 하드디스크를 찍은 사진. 왼쪽이 표면의 형상을 나타내는 AFM 사진이고 오른쪽이 자기(磁氣)분포를 나타낸 MFM 사진으로 이와 같은 두개의 사진을 동시에 얻을 수 있다. 자기 헤드에 의해 쓰여진 하나하나의 데이터 비트(data bit) 모양이 잘 보이고 있다

10 Electrostatic Force Microscope(EFM)
EFM의 원리도. 두개의 lock-in amp를 써서 하나는 표면의 형상에 대한 신호를 알아내고 다른 하나는 표면 전압에 대한 신호를 알아낸다. < AFM > < EFM > ASIC소자를 찍은 사진. 왼쪽이 표면의 형상을 나타내는 AFM사진이고 오른쪽이 표면의 전위분포를 나타내는 EFM사진이다. 정전기력은 dielectric박막을 투과하므로 이와 같이 표면의 보호막을 제거하지 않고도 각회로의 로직(logic)이 0인지 1인지를 쉽게 알 수 있다.

11 Nanolithography(EFM) & other applications
바이오틴-아비딘 결합력 측정 [Science 283, 661, (1999)] RNA 중합효소(RNA polymerase)