AFM(Atomic Force Microscope)

소개

AFM의 원리, 및 용도

목차

1.원리
2. 용도

본문내용

1.원리
AFM은 물체의 표면구조를 `느끼는` 과정에서 이미지를 만드는 장치입니다. 극도로 미세한 탐침 끝이 물체 표면과 근접하면서 물체의 원자를 스캔합니다. 이 부드러운 접촉은 스캔이 진행되는 동안 거의 자동으로 그리고 극도로 낮은 수준으로 일정하게 유지됩니다. 이러한 방식으로 탐침 끝부분이 물체 표면의 이미지를 만들면서 한줄 한줄 원자의 윤곽을 따라갑니다. 그러기 위해서는 접촉의 강도가 측정돼야 합니다. AFM의 경우에는 탐침과 물체 표면의 마주보는 두개의 원자 사이의 미세한 힘으로 강도를 측정합니다
STM의 가장 큰 결점은 전기적으로 부도체인 시료는 볼 수 없다는 것인데, 이를 해결하여 원자현미경을 한층 유용하게 만든 것이 AFM이다. AFM에서는 텅스텐으로 만든 바늘 대신에 마이크로머시닝으로 제조된 캔틸레버(Cantilever)[6]라고 불리는 작은 막대를 쓴다. 캔틸레버는 길이가 100μm, 폭 10μm, 두께 1μm로서 아주 작아 미세한 힘에 의해서도 아래위로 쉽게 휘어지도록 만들어졌다. 또한 캔틸레버 끝 부분에는 뾰족한 바늘이 달려 있으며, 이 바늘의 끝은 STM의 탐침처럼 원자 몇 개 정도의 크기로 매우 첨예하다. 이 탐침을 시료 표면에 접근시키면 탐침 끝의 원자와 시료표면의 원자 사이에 서로의 간격에 따라 끌어당기거나(인력) 밀치는 힘(척력)이 작용한다.

Contact mode의 AFM에서는 척력을 사용하는데 그 힘의 크기는 아주 미세하지만 캔틸레버 역시 아주 민감하므로 그 힘에 의해 휘어지게 된다. 이 캔틸레버가 아래위로 휘는 것을 측정하기 위하여 레이저 광선을 캔틸레버에 비추고 캔틸레버 윗면에서 반사된 광선의 각도를 포토다이오드(Photodiode)를 사용하여 측정한다. 이렇게 하면 바늘 끝이 0.01nm 정도로 미세하게 움직이는 것까지 측정해낼 수 있다. 바늘 끝의 움직임을 구동기에 역되먹임(feedback)하여 AFM의 캔틸레버가 일정하게 휘도록 유지시키면 탐침 끝과 시료사이의 간격도 일정해지므로 STM의 경우에서와 같이 시료의 형상을 측정해낼 수 있다.

참고자료

· 없음