AFM 원자 힘 현미경 Atomic Force Microscope 학과 : 반도체물리학과 교수님 : 김홍승 교수님

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1 AFM 원자 힘 현미경 Atomic Force Microscope 학과 : 반도체물리학과 교수님 : 김홍승 교수님
학년 : 3학년 성명 : 이재상, 신민정, 정선진, 지명석

2 AFM SPM의 종류 및 분류 AFM의 작동 원리 Contact Mode Non-contact Mode Tapping Mode

3 < SPM의 종류 및 분류 > STM SPM Contact Mode AFM Non-Contact
Scanning Tunneling Microscope 시료와 탐침간에 흐르는 미세한 전류를 측정하여 고체표면의 모습을 보여줌. 도체, 반도체 < SPM의 종류 및 분류 > STM SPM 주사탐침현미경 Contact Mode AFM Scanning Probe Microscope Non-Contact Tapping Mode Atomic Force Microscope

4 < SPM 종류의 응용 >

5 < AFM의 원리 > STM의 가장 큰 결점 (부도체시료 관찰 불가능) 극복 잘 휘어지는 지렛대 cantilever
(탐침 대신 나노기술로 제작된 프로브 이용)끝에 달려있는 뾰족한 침(원자 몇 개의 크기임)과 시료표면에 작용하는 원자 반발력, 즉 인력 및 척력이 작용 이러한 힘에 의해 cantilever의 휨이 발생하고 이 힘이 일정하게 유지되도록 하면서 그 휘는 정도를 레이저 광의 굴절을 통해서 표면정보를 얻어 삼차원 영상을 얻음

6 < Contact Mode > 원자간의 척력을 이용하여 scanning tip을 샘플 표면에
부착하여 cantilever의 deflec tion의 변화를 split photodiode detector로써 모니터링하여 샘플표면을 관찰. tip 누르는 힘 (set point)을 일정하게 유지하며, tip을 x,y 방향으로 움직일 때 vertical 방향으로의 변화를 측정함으로써 표면관찰 단점 : 부드러운 sample 측정에 불리하며, tip과 sample 모두 damage를 받는다 장점 : 빠른 스캔 속도

7 < Non-Contact Mode >
원자간의 인력을 이용  힘의 크기는 nN 정도로 시료에 인가하는 힘이 contact mode에 비해 훨씬 작음 캔틸레버를 고유진동수 부근에서 기계적으로 진동 시료표면에 다가가면 원자간의 인력에 의해 고유진동수가 변하게 되어 진폭과 위상에 변화가 생기고 그 변화를 측정함 손상되기 쉬운 부드러운 시료를 측정하는데 적합하고 탐침의 수명도 높일 수 있음 단점 :시료 주변에 정전기력이나 자기력이 있다면 원자간 반데르 발스힘보다 클 경우에 image구현 에 영향을 줄 수 있음 장점 : sample표면에 직접적 힘이 작용되지 않아 손상 적음

8 < Tapping Mode > Contact과 non-contact mode의 단점을 보완하기 위한 방법으로써
단단한 고체 sample에서 liquid sample 까지 측정이 가능함 Cantilever의 진폭은 20~100nm 정도되며 고유 진동수보다 같거나 작음 진동하는 tip의 끝을 sample표면에 접촉시킴으로써 작동을 함 현재  대다수 사용중인 방법 장점 : 모든 샘플에 대해 수평분 해능이 좋음 / 공기 중에서도 부드 러운 샘플을 작은 힘으로 손상을 작게 이미지 시킬 수 있음 / 수평 힘을 무시함으로써 손상을 줄일 수 있는 것임 단점 : contact mode에 비해 스캔 속도가 느림

9 따라서, AFM에는 contact, non-contact ,tapp
-ing의 3가지 mode가 존재하여 각각의 장단점에 의해 샘플에 맞는 측정 mode 선택가능.

10 감사합니다^-^* 발표자 : 반도체물리학과 정선진 Homepage : www.cyworld.com/lovelylemon26
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