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FTIR이란?

20121114 Nano Structure Analysis Lecture FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)outline 1. Introduction 2. Principle of FTIR spectroscopy - beam path ,source , collection etc… 3. What can we get ? 4. Summaryoutline 1. Introduction 2. Principle of FTIR spectroscopy - beam path ,source , collection etc… 3. What can we get ? 4. SummaryIntroduction 1. infraredIntroductionIntroduction 2. Fourier transform Monochromatic light (b) Dichroic light Continuous spectrum light All intensities are standardized. Light source spectrum Signal output from interference wave Time t Time t Time t P( δ ) P( δ ) P( ν ) Wavenumber u Wavenumber u Wavenumber u P( ν ) P( ν ) P( δ )Introduction 3. spectroscopyIntroduction 3. spectroscopyIntroduction 3. spectroscopyIntroduction 3. spectroscopyoutline 1. Introduction 2. Principle of FTIR spectroscopy - beam path ,source , collection etc… 3. What can we get ? 4. SummaryPrinciple of FTIR spectroscopy Beam pathPrinciple of FTIR spectroscopy SourcePrinciple of FTIR spectroscopy Beam splitterPrinciple of FTIR spectroscopy Collection(Detector)outline 1. Introduction 2. Principle of FTIR spectroscopy - beam path ,source , collection etc… 3. What can we get ? 4. SummaryWhat can we get?What can we get?What can we get?What can we get? Analysis of spectrum Lattice vibration(Phonon) C Lee et al, Phys. Rev. B 85, 014303 (2012)What can we get? Analysis of spectrum 2. Stretching and Bending Stretching : Change in inter-atomic distance along bond axis Bending : Change in angle between two bondsWhat can we get? Analysis of spectrum 3. Free carrier response C Lee et al, Appl. Phys. Lett . 98, 071905 (2011) Advantage - in situ, non-contact etc.. Disadvantage - No identification of carrier typeoutline 1. Introduction 2. Principle of FTIR spectroscopy - beam path ,source , collection etc… 3. What can we get ? 4. SummarySummary FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) -Thank you for your attention-{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2013.06.04| 25페이지| 1,500원| 조회(503)

적외선, IR, FTIR, 간섭계, infrared, 퓨리에 변환, 분광학

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글로우 방전 개요

Glow Discharge 1.plasma 2.voltage breakdown 3. DC Discharges I-V characteristic 4. Glow Discharge1. Plasmas The resulting dynamic equilibrium generally gives rise to different energy distribution for the various plasma components, as well as the continuous emission of photon  This follows Maxwell-Boltzmann distribution repulsion ionization Emission and repulsion2. Voltage Breakdown When two plane-parallel electrodes of area A and separation d , filled with a gas at pressure p  potential difference between the electrodes V is increased However, when the voltage reaches a critical value V s , a breakdown occurs. This figure show breakvoltage of gases with pd (p is pressure and d is distance) This is called Paschen curve. Minimum value of V s that is usually in the range of 200 to 500 V Paschen curve also depends to some extent on the electrode configuration  electrode material, surface condition, purity of the gas.After voltage breakdown has occurred, several types of continuous discharge can develop depending on the external circuit and the physical condition inside the discharge tube. 3. DC Discharges I-V characteristic3. DC Discharges I-V characteristic (1) (2) (1) (2)2)The corona discharge Inhomogeneous electric fields such as obtained from coaxial cylinders or point-to-plane electrode 3. DC Discharges I-V characteristic Dark Discharge = Townsend + Corona discharge deficiency of electron 발광을 볼 수 없거나 발생하는 빛이 매우 약함 .i ncrease in current  creation of breakdown voltage Saturation regime : Normal Glow Discharge The positive column is a plasma sustained in dynamic equilibrium mainly by energetic electrons injected from the cathode end. Condition : working pressure10 -3 to 1 torr current density 10 -4 to 10 -1 A/cm 2 Plasma Display Panel Operating Point Abnormal Glow Discharge Sputtering point 3. DC Discharges I-V characteristicThe arc discharge Very high current density ( 10 A/cm 2 ) The emitting spots may be heated directly by the discharge current or indirectly from an ex- ternal heater. 3. DC Discharges I-V characteristic1)Aston dark space Nearest cathode, high energy of electron. Ionization(O), excitation(X) So, Be called dark space 2)Cathode glow lower energy than 1) ( E k emission) Occurring Photoemission. 3)Cathode dark space Photoemission.(X) 4)Negative glow Largest reduction of electron energy 4 . Glow Discharge5 )Faraday dark space Electron density was decreased Low photoemission 6)Positive column A little release electron energy But largest distribution of photon 7)Anode glow dark space  Same principle with cathode 4 . Glow Discharge Difference between glow and arc discharge Glow : 음극의 전자 방출이 주로 양이온의 충돌에 의한 2 차 복사에 의해 일어남 Arc : 음극의 전자방출이 주로 열전자 복자 또는 양이온에 의한 전계 복사에 의해 일어남{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2013.06.04| 10페이지| 1,000원| 조회(351)

글로우, 플라즈마, 방전, Breakdown, glow discharge, arc..

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TEM의 원리

TEM ( Transmission Electron Microscopy )Contents ◆ Principle ◆ TEM structure ◆ TEM analysisPrinciple ◆ InteractionPrinciple ◆ electron Resolution 가속전압에 따른 전자의 파장 ( λ ) 가속전압 (kV) Relatinistic λ (nm) 100 0.0037 200 0.00251 300 0.00197 400 0.00164 1000 0.00087 - De Broglie law : - 전위차가 V 인 전기장 내의 전자의 속도 : ResolutionPrinciple ◆ Application ◆ TEM 분석개요Principle ◆ Diffraction - Bragg’s law 2d sin θ = n λ / sin θ ( 반사각 θ ) / n λ ( 정수배의 파장 )Pricinple ◆ Diffraction Pattern 입사빔과 시편의 결정면 회절 보강간섭과 소멸간섭Pricinple 1) 결정 시스템 : 7 종류의 결정구조 2) Bravais lattice : 14 종류의 결정구조Principle ◆ 역격자 ( reciprocal lattice) - 역격자의 길이 절대값 lg ( hkl )l 은 { hkl } 면간 거리 d hkl 의 역수Principle 1) Sin θ = op λ /2 , op = 2Sin θ / λ 2) Bragg ’ s law : λ = 2d sin θ 1) 2) 의해서 d * = 2sin θ / λ = 1/ d hkl - Ewald sphere ◆ Diffraction Pattern Reciprocal latticeTEM StructureTEM Structure ◆ Electron Gun System Filament Wehnelt cylinder Anode Gun alignment coils Single crystal LaB6 Filament Tungsten Filament (hairpin style)TEM Structure ◆ Image system before reach the specimen - Illumination system ( 조사 시스템 ) : 시편에 입사되는 전자빔의 양을 조절 , 빔의 수렴각 등을 선택하는 역할 . - 전자빔을 넓은 영역에 균일하도록 쪼여주거나 혹은 수 nm 의 작은 SPOT 을 시료표면에 형성 시키는 조작이 가능 . Magnetic lensTEM Structure ◆ Image system after through the specimen - Image projection system Objective lens( 대물렌즈 ) - 이미지의 초점을 맞추고 상을 확대 하는 부분 . (2) Intermediate lens( 중간 렌즈 ) - 대물렌즈로부터 나온 영상 확대 . (3) Projector lens( 투영 렌즈 ) - 중간 렌즈계에 의한 영상을 더욱 확대 . - 스크린에 초점이 맞는 최종영상을 형성TEM Structure ◆ Lens systemTEM analysis ◆ 영상모드 회절모드TEM analysis ◆ 명시야상 (BFI: bright field image)TEM analysis ◆ 암시야상 (DFI: dark field image)TEM analysis ◆ Bright Field I mage Dark Field I mageTEM analysis ◆ 고분해능 (HREM) : 회절파와 투과파의 간섭TEM analysis ◆ HREMSi / GaAs Si 3 N 4 TEM analysis ◆ HREMTEM analysis ▶ 전자빔이 시료에 평행 하게 입사 - SAD (Selected Area diffraction) 패턴 ▶ 전자빔이 시료에 집적 되어 입사 - CBED (convergent beam electron diffraction ) 패턴 ▶ 전자빔과 시료의 비탄성 산란 - Kikuchi 패턴 ◆ Diffraction pattern : 특정 결정면에 대한 결정학적 정보를 포함 .TEM analysisTEM analysis ◆ 제한시야회절 (SAD) - 제한시야회절조리개는 이미지 평면에 삽입한다 . - 최소한의 영역을 제한한다 .TEM analysis ◆ Spot pattern Diffracted beam Sample L Transmitted beam d (d-spacing) Primary beam Spot R hkl 2 θ Primary beam (Zone Axis) Reflecting Lattice plane - 정대축 (ZA, zone axis) 을 맞춘 후 점회절 도형을 얻는 것이 중요 . - 여러 결정면이 교차할 때 형성하는 선의 방향 λ = 2 d sin θ ( θ 가 작다면 sin θ ≈ tan θ ≈ θ ) λ = 2 d θ tan2 θ = 2 θ = R hkl / L λ L = R hkl d ( λ L 은 카메라 상수 )TEM analysis ◆ Spot pattern (Bcc 구조 )TEM analysis ◆ Kikuchi pattern Q 초과선 Q` R 결핍선 R` θ θ θ θ P Є Θ - Є Θ + Є (hkl) ( hkl ) 입사빔 - 두꺼운 시편에서 비탄성 산란된 전자들에 의해 생긴 회절 무늬 .TEM analysis ◆ Kikuchi pattern - 결정이 기울어짐에 따라 Kikuchi 선은 기울어진 각도 만큼 위치가 변함 . 정확한 방위위치 결정과 회전 각도의 보정에 이용 .TEM analysis ◆ 수렴성 빔 전자회절 (CBED) 수렴성이 높은 전자빔으로 제한시야 회절 보다 훨씬 작은 영역의 회절상을 얻을 수 있다TEM analysis ◆ 수렴성 빔 전자회절 (CBED) (1) ZOLZ(zero order laue zone) - 점회절 패턴과 동일한 거리와 각도로 형성 - 수렴반각 의 계산 점회절 패턴과 동일한 결정구조 분석TEM analysis ◆ 수렴성 빔 전자회절 (CBED) (2) CBE Kikuchi - 더 선명한 키쿠치 회절상 - 시편이 두껍지 않아도 됨TEM analysis (3) HOLZ ring (higher order laue zone) * Unit cell 의 높이에 대한 정보 * 역격자층의 간격을 측정할 수 있음 ◆ 수렴성 빔 전자회절 (CBED) K 2 =( K- H) 2 + Rad 2 2 KᆞH ＝ H 2 + Rad 2 ≒ Rad 2 H ＝ Rad 2 ᆞ λ / 2TEM analysis ◆ Ring pattern - 작은 결정립이 많이 모인 시료로부터 회절된 도형 - 여러 개의 결정이 ZA 를 중심으로 회전 - Ring 의 두께 : 결정립의 양과 비례 - TEM 에서 빔의 조건이 같다면 , * 결정립의 크기가 작을 수록 Ring 패턴 * 결정립의 크기가 클수록 점회절 패턴TEM analysis ◆ Ring pattern r/L = sinθ , r= R/2 ---------(1) 2 d sinθ = n λ ---------(2) tan2θ = 2θ = R/L λ= 2 d sinθ = 2dθ λL = RdTEM analysis ◆ Ring pattern Au 는 Fcc 구조 λL = RdTEM analysis ◆ 화학적 분석 EDS : Energy Dispersive Spectrometry - 특성 X- 선의 energy 함수로 검출 - X- 선의 검출에 주로 Si(Li) 또는 Ge (Li) 반도체소자를 사용 2) EELS : Electron Energy Loss Spectrometry - 투과 전자의 에너지를 측정하여 손실 에너지를 분광분석 - 비탄성 충돌에 의해 잃은 에너지를 통해 정성 정량 분석 광전효과와 X 선 - 발생 모델TEM analysis ◆ 화학적 분석 - EDSTEM analysis -EELS ◆ 화학적 분석 대표적인 EELS 스펙트럼Sample preparation ◆ TEM 시편 조건 - 매우 얇아야 한다 . - 3mm 의 원판 모양이어야 한다 . - 표면이 매우 깨끗해야 함 . - 자성이 없어야 한다 . ◆ 시편제작법의 종류 - Ion milling, 기계적 연마법 , 전해연마법 , 집속이온빔 (FIB) 법Sample preparation ◆ Ion milling 법Summary ▶ TEM 단점 - 고 에너지의 전자빔에 시편이 변형됨 - 시료 준비시간이 길고 , 매우 숙련된 기술이 요구 - 원자배열도 관찰가능 미소영역 회절 분석 및 성분 분석 가능 적은 양의 시편에서도 회절상 얻을 수 있음 ▶ TEM 장점{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2013.06.04| 42페이지| 2,000원| 조회(2,522)

전자, 현미경, electron, 투과, Transmittance

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SEM과 FIB의 원리

SEM (Scanning Electron Microscope) http://www.youtube.com/watch?v=vNOpzDViAhESEM(Scanning Electron Microscope) Light Optical Microscopy vs. Scanning Electron Microscopy Spatial Resolution Depth of Filed Small Low Large High LOM SEMSEM(Scanning Electron Microscope) Resolution d Electron ≪ d OpticalInteraction SEM(Scanning Electron Microscope) Transmitted Electrons Incident Electrons (Primary Electrons) Absorbed Electrons Secondary Electrons DetectorSEM(Scanning Electron Microscope) Signal Emission from Interaction VolumeSEM(Scanning Electron Microscope) Beam Interaction SimulationsGun Types SEM(Scanning Electron Microscope) 방사원 휘도 (A/cm 2 sr) 수명 (h) 방사원 크기 에너지분산 ( eV ) 진공도 (Pa) Thermionic Emission 텅스텐 LaB 6 10 5 10 6 40~100 200~1000 30~100 μ m 5~50 μ m 1 ~ 3 1 ~ 2 10 -3 10 -5 Field Emission Schottky Cold 10 7 10 8 1 ~ 2 년 ~ 10 년 15~30 nm 5 nm 0.3 ~ 1 0.3 10 -7 10 -8SEM(Scanning Electron Microscope) Thermionic Emission Tungsten wire Single crystal of LaB 6 W filament 구조SEM(Scanning Elect멀리 떨어질수록 자기장에 의해 전자가 더 강하게 굽어 보다 짧은 거리에 초점이 형성 - α 를 작게 하여 d s 를 최소화SEM(Scanning Electron Microscope) 색수차 (Chromatic Aberration) Point object α d s Blurred disk image E 0 - △ E E 0 - 원인 : 낮은 에너지의 전자가 보다 강하게 굽어 짧은 거리에 초점이 형성 - 최근의 power supply 는 안정하여 E 0 는 일정 대부분의 △ E 는 source 의 energy spread 에 기인 W : △ E = 2 eV LaB 6 : △ E = 1 eV FEG : △ E = 0.3 eV - α 를 작게 하여 d c 를 최소화SEM(Scanning Electron Microscope) 비점수차 (Astigmatism) - 원인 : Lens 자기장의 rotational symmetry 가 맞지 않을 때 발생 - Stigmator 조작을 통해 완전히 제거 가능 x y zSEM(Scanning Electron Microscope) Detector A broken surface of a metal Aluminum copper alloySEM(Scanning Electron Microscope) Detection SequenceSEM(Scanning Electron Microscope) Image Quality pixel Probe size Pixel size = Interaction volume ☞ Sharpest image Interaction volumeSEM(Scanning Electron Microscope) Important SEM Controls 1. 가속전압 (kV) - 전자빔의 크기 조절 2. 집속렌즈의 세기 (C1) - 전자빔의 크기 조절 - 빔전류 (probe current) 의 조절 3. 대물 조리개의 크기 (R AP ) - 전자빔의 수렴각 ( α ) 조절 4. 시편지지대의 Z-control - Working disg Electron Microscope) Effect of Probe CurrentSEM(Scanning Electron Microscope) Effect of Aperture SizeSEM(Scanning Electron Microscope) Effect of Aperture SizeSEM(Scanning Electron Microscope) Effect of Working DistanceSEM(Scanning Electron Microscope) Depth of Field - OL Aperture ↓ - Working Distance ↑ - Depth of field : large d r α D/2SEM(Scanning Electron Microscope) Depth of FieldSEM(Scanning Electron Microscope) AnalysisAnalysis SEM(Scanning Electron Microscope)SEM(Scanning Electron Microscope) AnalysisSEM(Scanning Electron Microscope) Summary Electron (Primary Electron) Image Incident Particle Main Signal Electron (Secondary Electron) Back Scattered Electron Other Signals X-ray Auger Electron AES EDS +FIB (Focused Ion Beam)FIB(Focused Ion Beam) What is FIB? 1 pA ~ 20 nA F ocused 6 nm spot size at 1 pA I on 500 V ~ 30 kV Ga + B eam 1pA to 20 nAFIB(Focused Ion Beam) Particle FIB SEM Ratio (FIB/SEM) Type Ga + ion Electron Elementary charge +1 -1 Particle size 0.2 nm 0.00001 nm 2000-20 kg m/s 9.1 X 10 -23 kg m/s 370 Momentum at 2 kV 8.8 X 10 -21 kg m/s 2.4 X 10 -23 kg m/s Momentum at 1 kV 6.2 X 10 -21 kg m/s 1.6 X 10 -23 kg m/s Penetration depth In polymer at 30 kV 60 nm 12000 nm 0.005 In polymer at 2 kV 12 nm 100 nm 0.12 In iron at 30 kV 20 nm 1800 nm 0.11 In iron at 2 kV 4 nm 25 nm 0.16 Average signal per 100 particles at 20 kV Secondary electrons 100 ~ 200 50 ~ 75 1.33 ~ 4.0 Backscattered electron 0 30 ~ 50 0 Substrate atom 500 0 Infinite Secondary ion 30 0 Infinite X-ray 0 0.7 0FIB(Focused Ion Beam) Ion vs. Electron Electrons ▷ Electrons are negative ▷ Very small - inner shell reactions ▷ High penetration depth ▷ Low mass - higher speed for given energy Ions ▷ Ions are positive ▷ Big - outer shell reactions (no x- rays) ▷ High interaction probability - less penetration depth ▷ Ions can remain trapped - doping ▷ High mass - slow speed but high momentum - millingInteraction FIB(Focused Ion Beam)FIB(Focused Ion Beam) 3 Basic “Operating Modes” (a) Emission of secIon implantation - Displacement of atoms in the solid - Emission of phonons (a) (b) (c)FIB(Focused Ion Beam) FIB : Imaging Secondary electron image Secondary ion imageFIB(Focused Ion Beam) FIB : MillingFIB(Focused Ion Beam) FIB : DepositionFIB(Focused Ion Beam) Enhanced Milling (Etching)FIB(Focused Ion Beam) Beam Interaction SimulationsFIB(Focused Ion Beam) Simulation of Collision Volume for Cu and SiFIB(Focused Ion Beam) Simulation of Sputtering Yield versus Angle of IncidenceFIB(Focused Ion Beam) FIB InstrumentationFIB(Focused Ion Beam) Liquid Metal Ion Source (LMIS) Why Gallium ? Low melting point (30 ºC) Low vapor pressure Excellent mechanical, electrical, and vacuum properties No overlap with other elements in EDXFIB(Focused Ion Beam) Dual-Beam (FIB-SEM) SystemsFIB(Focused Ion Beam) Lift-Out Technique Micro-manipulator ▶ Detach thin area from bulk material ▶ Micromanipulator ▶ TEM sample preparationFIB(Focused Ion Beam) TEM Sample PreparationFIB(Focused Ion Beam) Summary Ga + Ion }

공학/기술| 2013.06.04| 48페이지| 2,500원| 조회(1,319)

전자현미경, etching, Microscope, secondary elect..

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PL의 원리

Photoluminescence (PL ) SpectroscopyIncident source (Photon) Interaction Absorption Excitation Recombination Emission PL system PL Analysis ContentsPhotonInteraction Absorption E ph E g 380 nm 380 ~ 770 nm 3 eV E g 0 eV E g 3.27 eV Insulator Semiconductor metal Light source  UV E c E v E c E vInteraction Absorption E ph E g Excitation Recombination EmissionRecombination E c E v E 1 = hv 1 = E c - E v = E g E 2 = hv 2 = E g - E d E 3 = hv 3 = E g – E a E 4 = hv 4 = E g - (E d + E a ) E 5 = hv 5 = E – E exiton E 6 = hv 6 = E g - E d - E d- exiton hv2 hv1 hv6 hv4 hv3 hv5 E d E d E d E a E a E exciton E d- excitonEmissionIntensityPL SystemPL System Noise Problem Chopper : Mechanical device which periodically interrupts a light beam Lock-in Amplifier : Type of amplifier that can extract a signal With a known carrier wave from an extremely Noisy enviroment . MonochromatorPL AnalysisPL AnalysisTemperatureSurface PlasmonPolaronWavelength, Intensity, Polarization Wavelength  Energy state Intensity  Radiative / Nonradiative recombination ratio Polarization  Lattice distortion PL Spectroscopy{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2013.06.04| 17페이지| 1,500원| 조회(387)

전자, PHOTOLUMINESCENCE, 발광, 여기

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