• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.461-462
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• 2006

This paper reports on the development of a scanning probe microscopy(SPM) tip with caborn nanotubes. We used an electric field which causes dielectrophoresis(DEP), to align and deposit CNTs on a metal-coated SPM tip. Using the CNT attached SPM tip, we have obtained an enhanced resolution and wear property compared to that from the bare silicon tip through the scanning of the surface of the bio materials. The carbon nanotube tip align toward the source of the ion beam allowing their orientation to be changed at precise angles. By this technique, metal coated carbon nanotube tips that are several micrometer in length are prepared for scanning probe microscopy.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.346-351
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• 2009

선폭의 감소와 소자 집적도의 증가로 인하여 향후 현재 사용되고 있는 탑-다운(Top-down) 생산방식에서 바텀-업(Bottomup) 방식의 소자 생산이 예상되고 있으며, 이와 관련된 연구가 활발히 진행 중에 있다. 대표적으로 나노와이어(Nanowire)와 나노벨트(Nanobelt)를 이용한 소자 개발이 한 대안이며, 이러한 소자 개발을 위해 물질의 물성 특성 연구를 위하여 나노인덴터를 이용한 물성 연구가 진행 중이다. 특히 나노인덴터는 나노 크기의 구조물에 대한 연구를 위하여 부가적으로 원자힘현미경(AFM; atomic force microscope) 기능을 제공하며, 이를 통하여 얻어진 표면 이미지를 이용하여 나노 구조물의 정확한 위치에 대한 물성 정보를 제공하게 된다. 그러나 나노인덴터에서 사용되는 팁(tip)은 기존의 원자현미경에서 사용되는 팁에 비하여 상대적 크기가 상당히 큰 특징이 있어 나노인덴터에 의한 표면 이미지에는 상당한 오차가 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 나노인덴터에서 대표적으로 사용되는 50nm 벌코비치 팁(Berkovich tip)과 1um $90^{\circ}$ 원뿔형 팁(Conical tip)을 이용하였으며, 각 팁에 대한 표면 특성을 확인하기 위하여 박막 표면을 각 팁으로 압입하여 압입 후 표면 영상과 압입 깊이를 통하여 팁의 특성을 확인하였다. 이후 나노인덴터를 이용하여 100nm급 나노 구조물에서 표면 주사를 실시하여 획득된 이미지와 기존 원자현미경을 이용한 표면 이미지를 비교하여 오차를 획득하였다. 또한 각 팁의 외형으로 이론적으로 계산된 오차와 비교하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권12호
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• pp.122-127
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• 2006

This paper reports on the development of carbon nanotube tip modified with focused ion beam(FIB). We used an electric field which causes dielectrophoresis, to align and deposit CNTs on a metal-coated canning Probe Microscope (SPM) tip. Using the CNT attached SPM tip, we have obtained an enhanced resolution and wear property compared to that from the bare silicon tip through the scanning of the surface of the bio materials. The carbon nanotube tip was aligned toward the source of the ion beam allowing their orientation to be changed at precise angles. By this technique, metal coated carbon nanotube tips that are several micrometer in length are prepared for SPM.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제15권3호
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• pp.363-373
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• 2004

1980년대 초, IBM의 과학자들에 의해 양자역학 현상에 기초한 새로운 현미경이 발명되었다. 뾰족한 금속 팁에 전압을 걸고 전도성 시료의 표면에 접근시키면, 팁이 표면에 접촉하기 직전에 터널링에 의한 전류가 흐르게 된다. 이 전류는 거리에 매우 민감해서 고체 표면에 배열된 원자들에 의해 형성되는 표면 굴곡 (surface corrugation)이 분간 가능하였다. 이 기계가 바로 STM (Scanning Tunneling Microscope)이다 (그럼 1). 이 발명이 있기까지의 약 2세기 가량의 시간 동안 "누구에 의해서도 결코 감지된 적 없는" (H. J. Robinson, Physics Today, March, 24, 1984.) 원자와 분자는 과학자들의 논리 속에 이론상으로 존재할 뿐이었다. STM의 발명으로 인해 인류는 바야흐로 개개의 원자와 분자를 직접적으로 감지할 수 있게 되었던 것이다. 처음으로 STM을 이용하여 원자해상도로 본 표면은 실리콘의 안정한 표면인 Si (111)-7${\times}$7 표면이었는데, 이러한 실리콘 표면의 STM 사진의 예를 그림 2에 나타내었다. (중략)타내었다. (중략)

• 비파괴검사학회지
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• 제30권2호
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• pp.132-138
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• 2010

본 연구에서는 접촉역학 특성에 의한 캔틸레버 탑의 접촉-진동을 연구하고 나노스케일의 표면에서 탄성특성을 이미지화 하였다. 스프링-질량 모텔과 Herzian 이론을 이용하여 접촉공진주파수를 이론적으로 계산하고 초음파원자현미경을 이용하여 캔틸레버의 자유공진주파수와 접촉공진주파수의 변화를 분석하였다. 또한, 프로토타입의 초음파원자현미경을 이용하여 구상화 열처리된 시험편의 탄성 이미지를 위상과 진폭 신호를 이용하여 성공적으로 얻을 수 었었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.461-466
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• 2015

원자현미경(AFM)은 마이크로캔틸레버 끝단의 팁이 시료에 다가갈 때 발생하는 팁과 시료 표면 사이의 상호작용을 이용하여 시료의 다양한 특성들을 찾아내는 매우 유용한 도구이다. 본 논문에서는 이러한 AFM 마이크로캔틸레버의 팁과 시료 사이의 상호작용력을 비선형 스프링을 이용하여 동일한 강성을 갖는 요소로 모델링 하였고 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 적합직교분해법을 이용하여 분석함으로써 AFM 마이크로캔틸레버의 복잡한 동적 특성을 파악하였으며 이를 같은 방법으로 분석한 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 팁과 시료 사이의 상호작용력을 효과적으로 모델링 할 수 있는 방법을 제시하였으며 이러한 상호작용력으로 인해 고차모드의 영향이 증가함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.402.2-402.2
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• 2014

과학과 기술이 발전할수록 나노크기를 넘어서 나노 크기미만의 관찰 분해능과 가공능력이 필수로 요구되어 측정장비와 가공장비의 연구 및 개발이 매우 중요하다. 현재는 주사전자현미경과 투과전자현미경의 발달로 나노크기 이하의 이미징 분해능에는 도달하였지만, 전자 입자의 가벼운 무게 때문에 가공측면에서는 한계를 가지고 있다. 또한 지난 수십 년간 정밀가공에 사용된 갈륨이온 LMIS(Liquid Metal Ion Source)기반의 집속이온빔 시스템은 수십 nm의 가공정밀도를 가지지만 10 nm 미만의 가공정밀도까지 구현하기에는 현재 기술적인 한계로 힘들다. 나노크기 이하의 이미징 분해능과 수 nm의 가공정밀도를 갖는 이온현미경이 최근에 상용화되어 판매되고 있는데, 이 이온 현미경에 사용되는 것이 가스장 이온원(GFIS:Gas Field Ionization Source)이다. 가스장 이온원은 작은 발산각, 작은 가상 이온원 크기 그리고 좁은 에너지 퍼짐의 특징을 가지며 이에 따라 구면수차 및 색수차에도 둔감한 특징을 가지고 있다. 또한 LMIS 는 갈륨이온이 시편속에 파고들어 시편의 물질 특성이 변화되는 문제가 있지만, GFIS에서는 주로 He, Ne 와 같은 불활성 기체를 주로 사용하므로 시편과 반응을 최소화 할 수 있는 장점도 있다. 위와 같은 특징을 갖는 이온빔을 GFIS 로 생성하고 이온현미경에 사용하기 위해서는 이온빔이 팁의 단원자 내지 수 개 정도의 원자에서 생성되도록 해야 한다. 본 연구에서는 GFIS 의 원리를 소개하고 장(전계)이온현미경(Field Ion Microscope)실험을 통하여 GFIS기반으로 생성된 이온빔의 형상을 보여준다. 또한 높은 각전류밀도 구현을 위하여 질소가스 에칭으로 텅스텐 팁 끝 단원자에서만 이온빔을 생성하고, 각전류 밀도 계산과 안정도 실험결과로 본 연구에서 개발한 이온원이 이온총으로서의 이온현미경 적용 가능성에 대해 보여준다.

• 대한치과보철학회지
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• 제52권3호
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• pp.177-185
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• 2014

목적: 본 연구는 구리 합금 스케일러 팁을 비롯한 수종의 스케일러 팁이 임플란트와 수복물 재료 표면에 실제 치석제거 시와 같이 적용하였을 때 표면 거칠기에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 재료 및 방법: 도재, 티타늄, 지르코니아, 제3형 금합금의 지름 15 mm, 높이 1.5 mm의 원반형 시편을 준비하였고, 거칠기 형성기구로 스테인리스 스틸팁(SS), 플라스틱 수동 큐렛(PS), 구리 합금 팁(IS)을 이용하였으며, 시편의 개수는 각 재료 당 기구 별로 4개씩 총 64개를 사용하였다. 표면 거칠기는 40 g의 힘으로 초음파 스케일러는 시편의 표면과 팁이 15도, 핸드 큐렛은 시편의 표면과 큐렛의 날이 45도가 되도록 하여 1초에 1회 5 mm 수평 왕복운동을 30초 동안 시행하여 형성하였다. 각 시편을 주사전자 현미경을 이용하여 관찰하였고, 원자현미경과 표면조도 거칠기 단 차 측정기를 이용하여 표면 거칠기(Ra, ${\mu}m$)를 측정하고 분석하였다. 결과: 주사전자 현미경으로 관찰 결과 표면 거칠기의 증가는 스테인리스 스틸 팁(Group SS)에서 가장 컸으며 구리 합금 팁(Group IS)에서 가장 적게 나타났다. 원자현미경으로 표면 거칠기를 측정한 결과, 스테인리스 스틸 팁(Group SS)은 도재 군과 제3형 금합금 군에서 대조군과 플라스틱 수동 큐렛(Group PS), 구리 합금 팁(Group IS)보다 표면 거칠기가 유의성 있게 크게 나타났고, 구리 합금 팁(Group IS)은 금합금 군에서는 스테인리스 스틸 팁(Group SS)과 플라스틱 수동 큐렛(Group PS)에 비해 표면 거칠기가 유의성 있게 적게 나타났다. 표면조도 거칠기 단 차 측정기로 측정 결과, 스테인리스 스틸 팁(Group SS)은 모든 군에서 대조군 및 플라스틱 수동 큐렛(Group PS)과 구리 합금 팁(Group IS)보다 표면 거칠기가 유의성 있게 크게 나타났으며, 구리 합금 팁(Group IS)은 모든 군에서 스테인리스 스틸 팁(Group SS)에 비해 표면 거칠기가 유의성 있게 적게 나타났다. 제3형 금합금은 도재, 티타늄, 지르코니아 군에 비해 치석제거 기구에 의한 표면 거칠기의 증가가 크게 나타났다(P<.05). 결론: 이상의 연구결과 새로이 개발된 구리 합금 팁(IS)을 적용하였을 때 티타늄 및 치과 수복 재료의 표면 거칠기에 영향을 주지 않음으로써, 임플란트 및 수복치료 된 치아의 치석제거 시 전통적인 스테인리스 스틸 팁(SS)의 대용품으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권8호
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• pp.39-46
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• 2006

Nano-scale fabrication of silicon substrate based on the use of atomic force microscopy (AFM) was demonstrated. A specially designed cantilever with diamond tip, allowing the formation of damaged layer on silicon substrate by a simple scratching process, has been applied instead of conventional silicon cantilever for scanning. A thin mask layer forms in the substrate at the diamond tip-sample junction along scanning path of the tip. The mask layer withstands against wet chemical etching in aqueous KOH solution. Diamond tip acts as a patterning tool like mask film for lithography process. Hence these sequential processes, called tribo-nanolithography, TNL, can fabricate 2D or 3D micro structures in nanometer range. This study demonstrates the novel fabrication processes of the micro cantilever and diamond tip as a tool for TNL using micro-patterning, wet chemical etching and CVD. The developed TNL tools show outstanding machinability against single crystal silicon wafer. Hence, they are expected to have a possibility for industrial applications as a micro-to-nano machining tool.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.538-541
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• 2005

In tapping mode atomic force microscopy(TM-AFM). the vibro-contact response of a resonating tip is used to measure the nanoscale topology and other properties of a sample surface. However, the nonlinear tip-surface interact ions can affect the tip response and destabilize the tapping mode control. Especially it is difficult to obtain a good scanned image of high adhesion surfaces such as polymers and biomoleculars using conventional tapping mode control. In this study, theoretical and experimental investigations are made on the nonlinear dynamics and control of TM-AFM. To analyze the complex dynamics and control of the tapping tip, the classical contact models are adopted due to the surface adhesion. Also we report the surface adhesion is an additional important parameter to determine the control stability of TM-AFM. In addition, we prove that it is more adequate to use Johnson-Kendall-Roberts (JKR) contact model to obtain a reasonable tapping response in AFM for the soft and high adhesion samples.