주사 전자 현미경과 결합한 QTF-원자힘 현미경 개발 (Development of a Quartz Tuning Fork-atomic Force Microscope Combined with Scanning Electron Microscope)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 75권 / 2호 / 180 ~ 186페이지
· 저자명 : 사재훈, 최형국, 안상민

초록

원자힘 현미경은 다용성과 3차원 표면 정보를 제공하는 능력 덕분에 표면 분석에 널리 사용된다. 특히 수정진동자 원자힘 현미경은 간단한 전자 회로로 매우 민감한 측정을 가능하게 하여 다양한 환경에서 적합하게 사용할 수 있다. 반면, 주사전자현미경은 넓은 영역에서 좁혀가며 고해상도의 이미지를 빠르게 얻는 장점이 있다. 이 두 기술의 강점을 결합하기 위해 수정진동자 원자힘 현미경과 주사전자현미경을 통합한 하이브리드 시스템을 개발하여 진공 환경에서 핵심 요소인 수정진동자에 탐침의 유무에 따라 진공 및 전자 빔 노출 시 어떻게 반응하는지에 대한 분석을 수행하였다. 결과적으로 대기압에서 진공으로 전환될 때 수정진동자의 품질 계수(Q)가 상승한다는 것을 관측하였고, 전자 빔이 수정진동자와 상호작용할 때 공진 주파수의 진폭이 소폭 감소하였으나 시간이 지나면서 안정화되는 것을 관측하였고, 아울러 공진 주파수의 위상 변화가 크지 않음을 확인하였다.

영어초록

Atomic force microscopy (AFM) is widely used for surface analysis due to its versatility and ability to provide 3D surface information. Especially, the quartz tuning fork (QTF)-AFM enables highly sensitive measurements with a simple electronic circuit, while scanning electron microscopy (SEM) allows rapid high-resolution imaging over large areas. To combine the strengths of these two techniques, a hybrid system integrating QTF-AFM and SEM was developed to analyze how the QTF, a key component, responds in a vacuum environment depending on the presence of the probe under vacuum and electron beam exposure. As a results, in a vacuum environment, it was observed that the QTF’s quality factor (Q) increased when transitioning from atmospheric pressure to vacuum, and the amplitude of the resonant frequency slightly decreased but stabilized over time with minimal phase change.

참고자료

· 없음