• 한국진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.52-57
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• 2007

생명현상 발현에 중요한 역할을 하는 생체 분자간 특이적 상호작용을 단분자 수준에서 이해하려는 연구는 매우 중요한 일이다. 나노 바이오 측정기술을 이용하여 여러 복잡한 생명현상을 그 기본 단위인 단일 세포 차원에서 직접 측정하여 응용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이런 시도로써, 원자힘 현미경을 이용한 생체분자간의 결합력 측정은 생명현상과 가장 유사한 환경에서 단일 생체 분자간 또는 분자 내 힘을 직접 측정함으로써, 단일 생체분자의 현상을 관찰 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 특히 단분자 힘 분광학을 이용한 단일 생체분자내의 세부 단위체간 상호작용에 대한 연구와 단백질-단백질, 단백질-리간드, DNA-DNA의 분자인지 상호작용에 대한 연구는 많은 생명과학 분야 연구자들의 관심을 끌고 있을 뿐만 아니라 더 나아가 새로운 관련 기술의 개발을 촉진시키고 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권4호
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• pp.467-473
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• 2013

본 연구에서는 SU-8 박막의 마이크로시스템으로의 트라이볼로지적 응용을 목적으로 하여, 원자간 힘 현미경(AFM) 과 콜로이드 프로브를 이용한 실험 및 유한요소해석 기법을 이용하여 SU-8 코팅층의 두께에 따른 트라이볼로지적 특성을 고찰하였다. SU-8 시편은 스핀 코팅기법을 이용하여 두께를 다르게하여 제작하였다. 실험결과 코팅두께가 증가함에 따라 마찰력과 점착력이 감소하여 박막두께에 따른 차이가 존재함을 알 수 있었고, SU-8 표면이 Si 표면에서보다 더 낮은 점착력과 마찰력을 보여주었다. 또한, 시뮬레이션을 통해 두께별로 박막 파손을 유발시키는 임계하중(압력)이 존재하며, 본 연구에서의 200~800 nm 두께범위에서는 1.2~1.8 GPa 로 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2012

높은 효율의 InGaN/GaN 전광소자는 현대 조명 산업에 필수적인 역할을 하고 있다. 전광소자의 효율을 높이는 데에는 여러가지 한계들이 있다. 예를 들면 높은 전류에서의 효율 저하, GaN의 전위결함에 의한 비발광 재결합의 발생 등이 있다. 이러한 한계를 극복하고자 InGaN/GaN 전광소자의 효율을 높이기 위해 사파이어 기판의 표면을 거칠게 바꾸는 방법, 무분극 전광소자, 표면 플라즈몬 등 여러가지 많은 방법들이 개발되고 있다. 본 실험에서는 유기금속화학증착 방법을 이용하여 사파이어 기판위에 Si이 도핑된 n-type GaN를 3.0 um 증착 하였고 그 위에는 9층의 양자 우물 층을 쌓았다. 마지막으로 위층은 Mg 이 도핑된 p-type GaN를 200 nm 증착 하여 소자를 형성하였다. 포토리소그래피 공정과 에칭공정을 통하여 7 um 인 선 패턴을 가진 시료를 완성하였다. 투과 전자 현미경의 측정 결과 맨 위층인 p-GaN의 에칭된 깊이는 175 nm 이였다. 금속박막을 증착하기 위해 열증착 방법으로 금과 은의 박막을 두께를 달리하여 0~40 nm증착 하였다. 금과 은의 두께에 따른 광발광 측정 결과 은(Ag)박막만 40 nm 일 경우 금속박막이 없는 시료보다 광발광 효율이 7배 증가하였고 금 10 nm와 은 30 nm 인 경우에는 3.5배 증가하였다. 또한 패턴의 폭에 따른 광발광 증가를 알아보고 광발광 증가가 일어나기 위한 최적의 패턴조건을 알고자 폭을 5, 10 um 달리하였고, 원자간 힘 현미경과 전자현미경을 이용하여 에칭된 패턴의 폭과 두께를 확인하였다. 본 실험을 통해 금과 은박막에 의한 표면플라즈몬 효과와 광발광 효율증대에 대해 토의할 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권10호
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• pp.41-47
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• 2008

This study aims to obtain machining characteristics during AFM (Atomic force Microscope) machining of silicon wafers and to monitor the machining states using acoustic emission. As in micro scale machining, two distinct regimes of deformation, i. e. ploughing regime and cutting regime were observed. First, the transition between the two regimes are investigated by analyzing the "pile-up" during machining. As far as in process monitoring is concerned, in the ploughing repime, no chips have been formed and related AE RMS values are relatively low, In the mean time, in the cutting regime, the RMS values are significantly higher than the ploughing regime, with apparent chip formation. From the results, we found out that the proposed scheme can be used for the monitoring of nanomachining, especially for the characterization of nanocutting mode transition.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.398.2-398.2
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• 2014

유기태양전지는 낮은 공정 단가, 저온공정 및 기계적 유연성과 같은 다양한 장점을 지니고 있어서 실리콘 기반의 태양전지를 대체하기 위해서 많은 연구가 진행되고 있다. 유기태양전지는 실리콘 기반의 태양전지에 비해서 낮은 광전변환효율을가지고 있기 때문에 효율을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 엑시톤 분리 효율을 높이기 위한 방안으로 나노 구조가 많이 연구되고 있다. 하지만 나노 구조를 제작하기 위해서는 식각 과정을 거치거나, 금속 템플레이트를 사용하여 공정상 복잡하고 어려움을 갖는다. 본 연구에서는 간단한 용액 공정을 이용하여 초음파 처리시간 변화에 따른 나노 구조를 가지는 광활성층을 제작하였다. 전자주게 물질인 P3HT를 혼합 용매에 녹여서 초음파 처리를 통해서 나노 구조를 제작하였고, 초음파 처리 시간에 따른 구조의 변화를 광류미네에센스 측정과 원자간 힘 현미경으로 관찰하였다. 나노 구조를 가지는 태양 전지는 엑시톤을 분리할 수 있는 전자주게와 전자받게의 계면이 증가함으로 엑시톤 분리 효율이 향상되는 장점을 가진다. 초음파 처리 사긴 변화에 따른 나노 구조 P3HT 층을 가진 태양전지의 전류밀도-전압 측정을 통해 효율의 변화를 비교하였다. 15분 동안 초음파 처리를 하였을 때, 가장 높은 효율을 가지는 것을 확인할 수 있었고, 나노 구조를 가지지 않는 유기태양전지에 비해서 20% 정도 효율이 향상되는 결과를 볼 수 있었다.

• 대한소아치과학회지
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• 제49권2호
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• pp.140-148
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• 2022

이 연구는 우식원성 세균막 형성과 상아질 표면 거칠기에 대한 Silver diamine fluoride와 요오드화 칼륨(KI)의 영향을 실험실 환경에서 평가하는 것이다. 인공 우식을 유발한 48개의 Bovine dentin 시편을 제작하여 대조군, SDF 도포, SDF와 KI 도포(SDFKI)의 3개 군으로 나누었다. 각 군당 10개의 시편의 상면에 Streptococcus mutans, Lactobacillus casei 및 Candida albicans를 포함하는 다종 우식원성 세균을 24시간 동안 배양 후 세균 수를 측정하였다. 나머지 시편은 원자 힘 현미경과 주사전자현미경으로 관찰하였다. SDF와 SDFKI 도포 시 대조군에 비해 세균 수가 유의하게 감소했으며, KI는 SDF의 항균 효과를 유의하게 저해하지 않았다. 현미경 관찰 시 SDF와 SDFKI 도포 후 생성되는 입자가 상아질 표면에 침착 되는 것을 관찰했으나 표면 거칠기는 세 군 간 유의한 차이가 없었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.109-110
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• 2014

주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy: SEM)은 고체상태에서 미세조직과 형상을 관찰하는 데에 가장 다양하게 쓰이는 분석기기로서 최근에 판매되고 있는 고분해능 SEM은 수 나노미터의 분해능을 가지고 있다. 그리고 SEM의 초점심도가 크기 때문에 3차원적인 영상의 관찰이 용이해서 곡면 혹은 울퉁불퉁한 표면의 영상을 육안으로 관찰하는 것처럼 보여준다. 활용도도 매우 다양해서 금속파면, 광물과 화석, 반도체 소자와 회로망의 품질검사, 고분자 및 유기물, 생체시료 nnnnnnnnn와 유가공 제품 등 모든 산업영역에 걸쳐 있다(Fig. 1). 입사된 전자빔이 시료의 원자와 탄성, 비탄성 충돌을 할 때 2차 전자(secondary electron)외에 후방산란전자(back scattered electron), X선, 음극형광 등이 발생하게 되는 이것을 통하여 topography (시료의 표면 형상), morphology(시료의 구성입자의 형상), composition(시료의 구성원소), crystallography (시료의 원자배열상태)등의 정보를 얻을 수 있다. SEM은 2차 전자를 이용하여 시료의 표면형상을 측정하고 그 외에는 SEM을 플랫폼으로 하여 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), WDS (Wave Dispersive X-ray Spectroscope), EPMA (Electron Probe X-ray Micro Analyzer), FIB (Focus Ion Beam), EBIC (Electron Beam Induced Current), EBSD (Electron Backscatter Diffraction), PBMS (Particle Beam Mass Spectrometer) 등의 많은 분석장치들이 SEM에 부가적으로 장착되어 다양한 시료의 측정이 이루어진다. 이 중 결정구조, 조성분석을 쉽고 효과적으로 할 수 있게 하는 X선 분석장치인 EDS를 SEM에 일체화시킨 장비와 EDS 및 PBMS를 SEM에 장착하여 반도체 공정 중 발생하는 나노입자의 형상, 성분, 크기분포를 측정하는 PCDS(Particle Characteristic Diagnosis System)에 대해 소개하고자 한다. - EDS와 통합된 SEM 시스템 기본적으로 SEM과 EDS는 상호보완적인 기능을 통하여 매우 밀접하게 사용되고 있으나 제조사와 기술적 근간의 차이로 인해 전혀 다른 방식으로 운영되고 있다. 일반적으로 SEM과 EDS는 별개의 시스템으로 스캔회로와 이미지 프로세싱 회로가 개별적으로 구현되어 있지만 로렌츠힘에 의해 발생하는 전자빔의 왜곡을 보정을 위해 EDS 시스템은 SEM 시스템과 연동되어 운영될 수 밖에 없다. 따라서, 각각의 시스템에서는 필요하지만 전체 시스템에서 보면 중복된 기능을 가지는 전자회로들이 존재하게 되고 이로 인해 SEM과 EDS에서 보는 시료의 이미지의 차이로 인한 측정오차가 발생한다(Fig. 2). EDS와 통합된 SEM 시스템은 중복된 기능인 스캔을 담당하는 scanning generation circuit과 이미지 프로세싱을 담당하는 FPGA circuit 및 응용프로그램을 SEM의 회로와 프로그램을 사용하게 함으로 SEM과 EDS가 보는 시료의 이미지가 정확히 일치함으로 이미지 캘리브레이션이 필요없고 측정오차가 제거된 EDS 측정이 가능하다. - PCDS 공정 중 발생하는 입자는 반도체 생산 수율에 가장 큰 영향을 끼치는 원인으로 파악되고 있으며, 생산수율을 저하시키는 원인 중 70% 가량이 이와 관련된 것으로 알려져 있다. 현재 반도체 공정 중이나 반도체 공정 장비에서 발생하는 입자는 제어가 되고 있지 않은 실정이며 대부분의 반도체 공정은 저압환경에서 이루어지기에 이 때 발생하는 입자를 제어하기 위해서는 저압환경에서 측정할 수 있는 측정시스템이 필요하다. 최근 국내에서는 CVD (Chemical Vapor Deposition) 시스템 내 파이프내벽에서의 오염입자 침착은 심각한 문제점으로 인식되고 있다(Fig. 3). PCDS (Particle Characteristic Diagnosis System)는 오염입자의 형상을 측정할 수 있는 SEM, 오염입자의 성분을 측정할 수 있는 EDS, 저압환경에서 기체에 포함된 입자를 빔 형태로 집속, 가속, 포화상태에 이르게 대전시켜 오염입자의 크기분포를 측정할 수 있는 PBMS가 일체화 되어 반도체 공정 중 발생하는 나노입자 대해 실시간으로 대처와 조치가 가능하게 한다.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.349-354
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• 2023

Poly(3-hexylthiophene) (P3HT)는 유기 용매에서 높은 용해도를 가지고 있으면서 상대적으로 쉽게 구할 수 있는 공액 고분자 중 하나이다. 그러나, 전자소자의 활성 소재로써 전기적 특성은 실제로 응용하기에는 부족하므로 추가 개선이 필요하다. 본 연구에서는, 서로 다른 위치 규칙성 (regio-regularity)을 가지는 두 P3HT 고분자 (즉, regioregular (RR) P3HT 및 regio-random (RRa) P3HT)를 혼합하여 혼합 박막의 전하 전달 특성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여준다. 두 P3HT 고분자 간 비율을 변화시킴으로써 혼합 박막의 구조적 및 전기적 특성을 체계적으로 조사하였으며, 원자 힘 현미경(AFM), X선 회절(XRD) 및 UV-vis 흡수분광법을 사용하여 혼합 필름의 구조 및 광전자적 특성을 평가하였다. 혼합 박막의 결정성은 RRa-P3HT 함량이 20 wt%로 증가함에 따라 증가하였으며, 이후 80%까지 증가함에 따라 감소하였다. 전하 이동도의 경향성 또한 이와 같았으며, 20 wt%의 RRa-P3HT를 포함하는 혼합 박막의 전하 이동도는 가장 높은 0.029 cm²/V·s로 측정되었고 함량이 80 wt%까지증가함에따라 0.0007 cm²/V·s 로감소하였다.

• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.313-320
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• 2013

실리콘(Silicon, Si) 기판과 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs 다중 양자 우물(multiple quantum wells, MQWs) 간의 격자 부정합 해소를 위해 $AlAs_xSb_{1-x}$ 층이 단계 성분 변화 완충층(step-graded buffer, SGB)으로 이용되었다. $AlAs_xSb_{1-x}$ 층 상에 형성된 GaAs 층의 RMS 표면 거칠기(root-mean-square surface roughness)는 $10{\times}10{\mu}m$ 원자 힘 현미경(atomic force microscope, AFM) 이미지 상에서 약 1.7 nm로 측정되었다. $AlAs_xSb_{1-x}$/Si 기판 상에 AlAs/GaAs 단주기 초격자(short period superlattice, SPS)를 이용한 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQWs이 형성되었다. $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조는 약 10 켈빈(Kalvin, K)에서 813 nm 부근의 매우 약한 포토루미네선스(photoluminescence, PL) 피크를 보였고, $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조의 RMS 표면 거칠기는 약 42.9 nm로 측정되었다. 전자 투과 현미경(transmission electron microscope, TEM) 단면 이미지 상에서 AlAs/GaAs SPS 로부터 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQWs까지 격자 결함들(defects)이 관찰되었고, 이는 격자 결함들이 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조의 표면 거칠기와 광 특성에 영향을 주었음을 보여준다.