WLL.kr > 04 > Nanopics 1000 원자간력 프르브방식의 AFM 원자 현미경(컨트럴러)

프로브 현미경

탁상형 프로브 현미경 Nanopics1000

「Nanopics」는, 첨단지름이 수십 나노미터의 탐침으로, 시료 표면을 주사 하는 것으로 표면의 요철을 나노미터 레벨의 분해가능으로 관찰, 3 차원적으로 표시하는 탁상 소형 프로브 현미경입니다. 옵션 소프트를 사용하면 표면을 조감도로서 관찰할 수 있습니다. 플랫인 표면 상태의 관찰은 SEM 이상에 적절하고 있습니다.

특장
표시되는 데이터는, 단면도로, 시료의 표면 형상과 단차, 폭의 측정 을 할 수가 있습니다. 보다 고도의 화상 처리와 엉성함 등 상세한 해석을 실시하기 위해서(때문에), 외부 컴퓨터에 의한 전용 해석 프로그램을 준비했습니다. 표시 화상은 그대로 대형의 CRT 모니터, VTR, 비디오 프린터등에 출력 가능합니다. 자기 검출형 캔틸레버와 제진기구 내장의 측정 헤드, 한층 더 전용의 콘트롤러에 의해, 장치의 소형화, 용이한 조작성을 실현했습니다.

탐침구동 기구	수직 분해가능	0.5nm
탐침구동 기구	주차범위	화내(XY) 500 nm~800μm, 수직 방향(Z)±10μm
시료 스테이지	이동량	XYZ 각방향 10mm
시료 스테이지	시료 형상	최대 30 mm각, 두께 5mm
시료 관찰	캔틸레버 시료화 동시들바로 윗쪽 관찰 (옵션의 광학 현미경 사용시)
제진기구	내장

AFM 원리 물질의 표면특성을 원자단위까지 측정할 수 있는 새로운 개념의 현미경을 총칭하는 말이다. 우리나라에서는 원자현미경이라고 불리워진다. 원자는 너무 작아서(0.1-0.5nm) 아무리 좋은 현미경로도 볼 수 없다는 기존의 통념을 깨뜨린 원자현미경은 제 1 세대인 광학현미경과 제2 세대인 전자현미경 다음의 제 3 세대 현미경으로 자리 잡아가고 있다. 광학현미경의 배율이 최고 수천 배, 전자현미경(SEM)의 배율이 최고 수십 만 배인데 비해 원자현미경의 배율은 최고 수천만 배로서, 개개의 원자를 관찰할 수 있다. 투과식 전자 현미경인 TEM 도 수평방향의 분해능은 원자단위이나 수직 방향의 분해능은 훨씬 떨어져 개개의 원자를 관찰할 수는 없다. 원자현미경의 수직방향의 분해능은 수평 방향보다 더욱 좋아서 원자지름의 수십분의 일(0.01nm)까지도 측정해낼 수 있다. SPM 에는 원자현미경 계열 중 처음으로 등장한 STM(Scanning Tunneling Microscope), 부도체시료의 측정을 가능케 한 AFM(Atomic Force Microscope), 물질의 형상이외에 다른 특성들을 측정할 수 있는 MFM(Magnetic Force Microscope), LFM(lateral Force Microscope), FMM(Force Modulation Microscope), EFM(Electrostatic Force Microscope), SCM(Scanning Capacitance Microscope) 그리고 ECSPM(Electrochemistry SPM) 등이 있다. 이러한 원자현미경 외에도 물질의 광학적 특성을 빛의 파장 보다 훨씬 작은 분해능(~50nm)으로 알아내는NSOM(Near-field Scanning Optical Microscope), 시료표면의 온도분포를 재는 SThM(Scanning Thermal Microscope) 등의 원자현미경이 있는데 아직은 널리 사용되고 있지 않으나 앞으로 발전, 응용 가능성이 많다.
용도 및 응용분야

1. 용도 현재 원자현미경은 주로 연구용과 산업용분석, 측정기기로 쓰이고 있다. 연마된 광학 렌즈나 증착막의 두께 및 굴곡도 측정에서부터 천연 광석의 표면분석에 이르기까지 종래 보다 더 작은 단위로 측정하려는 모든 곳에 활용되고 있다. 산업용으로는 반도체의 표면 계측, defect 분석, 콤팩트 디스크, 자기 디스크나 광 자기 디스크 등에 쓰인 비트(bit)의 모양새 조사 등에 쓰이고 있으며 최근 큰 성장을 보이고 있는 FPD(Flat Panel Display)의 제조 공정 분석 장비로도 활용되고 있다. 특히 미국 SIA(Semiconductor Industry Association)에서 발행하는 National Technology Roadmap 에 발표되어 있듯이 반도체 산업에서는 원자현미경을 차세대 정밀 계측장비로 인정하기에 이르렀다. 원자현미경은 진공상태나 대기중 뿐 아니라 액체 내에서도 작동하므로 살아있는 세포내의 구조나 세포 분열 등을 관찰할 수 있다. 전자현미경이 진공 상태에서만 가능하다는 것을 감안하면 원자현미경의 응용범위가 대단히 넓다고 할 수 있다. 원자현미경은 관찰, 측정에그치지 않고 초소형 로보트의 기능도 할 수 있어서 나노리쏘그라피(Nanolithography ; 사진묘사), 나노머시닝(Nanomachining ; 절삭), 나아가 분자의 합성 등의 연구에 사용되고 있다. 2. 응용분야 - 표면 물리학 - 반도체의 표면계측 - 분자생물학 - 전기화학 - 재료공학 - 기타 표면 분석

주사형 프로브 현미경의 하나로, 시료와 탐침 사이에 일하는 힘을 이용하고, 시료 표면의 요철을 나노미터(nm)레벨로, 고분해가능으로 관찰, 표시하는 장치입니다.
　종래의AFM그럼, 표면의 요철에 의해서 캔틸레버(침)하지만 튀는 모습을 「빛이라고 개검출계(AFM의 설명을 참조)」라고 하고, 레이저빛의 반사에 의해서 검출하고 있었습니다만, 이 장치는 캔틸레버가운데에 저항체 센서를 짜넣는 것으로, 캔틸레버의 굴곡이 저항 변화로서 검출되는 방법을 사용하고 있습니다.이것으로, 종래의AFM(와)과 비교해 장치가 소형으로 되어, 조작 방법도 간편이 되고 있습니다.또,AFM에 비해 넓은 범위(최대 스캔 범위：1mm)의 관찰을 할 수 있습니다.

　
마이크로 렌즈(주1)
폴리시레인의 보라색 외광 분해와 졸 겔법을 조합한 방법(주2)에 의해 제작한 볼록한 모양 마이크로 렌즈를 측정한 것.임의의 단면 형상도 측정할 수 있어 이러한 매우 작은 렌즈의 곡면의 모습을 알 수가 있습니다.

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주 1：미소한 렌즈로, 단일에서는CD의 픽크압용, 또 2 차원에 배열해 스캐너의 판독부분이나,CCD카메라의 수상광학계 등에 짜넣어지고 있습니다.
주 2：폴리시레인이라고 하는 플라스틱 필름에 자외선을 조사하면, 그 부분만큼 물에 젖기 쉬워집니다.이것을, 건조하면 딱딱한 「겔」이라고 하는 물질이 되는 「졸」이라고 하는 수용액에 담그는 일로, 자외선이 조사된 부분에 「겔」을 형성시키는 방법입니다.

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