• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2005.06a
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• pp.1543-1546
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• 2005

This paper presents a method to measure a large surface shape using atomic force microscopy, which has been used mostly for measuring over very tiny surfaces. Experiments are performed to measure a step height and a slope of a test sample. The proposed method is rigorously compared with the coordinate measuring machine. The repetition accuracy and the effects of the set point are also studied. The experimental results show that the proposed method is reliable and should be effective to measure both the nano-accuracy surface profile as well as the micro-accuracy global shape of a macro/micro parts using atomic force microscope.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.403.2-403.2
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• 2014

본 연구에서는 갭을 갖는 전극을 제작하고, 전극사이의 간격이 좁아짐에 따른 분석물질의 전기화학적 신호증폭현상을 확인하였다. 광 리소그래피와 전자빔 리소그래피를 이용하여 기본 전극을 구성하고 이를 바탕으로 전극의 표면에 금속의 환원을 유도함으로써 환원시간에 따라 전극이 점점 좁아지게 하는 방법을 이용하여 다양한 간격의 갭 전극을 제작하였다. 이와같은 방법으로 제작된 전극을 전기화학 신호분석장치에 연결하고, $2{\mu}m$의 간격부터 약 50 nm 까지의 다양한 전극 간격을 가지는 갭 전극 각각에 대한 전기화학적 신호를 분석하였다. 전극에 Ferricyanide 를 노출시켜 전극의 간격이 좁을수록 FeCN63-의 산화 환원에 따른 패러데이 전류가 증폭하는 것을 확인하였으며, 분석물질의 검출 한계 농도 또한 낮아짐을 확인하였다. 이러한 실험결과는 일정전위기의 순환전압전류법, 주사전자현미경, 원자힘현미경을 이용하여 분석되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.418-418
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• 2014

나노임프린트 공정으로 제작된 동일한 형태의 패턴 구조를 변형하거나, 표면의 특성을 조절하는 것은 임프린트 공정의 응용성을 높일 수 있는 유용한 기술이다. 본 연구진은 플라즈마와 열처리를 통하여 임프린트 나노패턴의 크기를 변형하는 연구[1]와 나노구조의 형태에 따른 표면특성의 변화 연구[2]를 수행한 바 있는데, 본 연구에서는 나노임프린트 패턴의 구조 및 표면특성을 단일 칩 내에서 연속적으로 변화하도록 제작하는 방법에 관해 고찰하였다. 나노임프린트 공정으로 제작한 패턴을 반응성이 연속적으로 변화하도록 고안된 산소 플라즈마 장치에서 식각하여 구조를 연속적으로 변형하고, 전자현미경(SEM)과 원자힘현미경(AFM), 집속이온빔(FIB) 등을 통해 표면과 단면을 확인하였으며, 구조변형 이후의 후처리에 따른 접촉각 등의 변화를 관찰하여 임프린트 나노구조 패턴 표면의 화학적 특성을 조절하는 방법을 탐구하였다. 본 연구 결과는 단일한 모 패턴으로부터 다양한 크기의 패턴을 제작하고 화학적 특성을 조절하는 것이 가능함을 보이는 것으로서, 향후 이러한 연속적 변화를 갖는 미세구조를 이용하여 혼합 물질의 분리 및 바이오 물질의 검출 등에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.22-30
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• 2005

This paper proposes a measurement method for the surface shape of micro-parts by using an atomic force microscope(AFM). To this end, two techniques are presented: First, the measurement range is expanded by using an image matching method based on correlation coefficients. To account for the inaccuracy of the coarse stage implemented in AFM, the image matching technique is applied to two neighboring images intentionally overlapped with each other. Second, a method to measure the shape of relatively large specimen is proposed that utilizes the inherent trigger mechanism due to the atomic force. The proposed methods are proved effective through a series of experiments.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.23 no.4 s.181
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• pp.52-59
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• 2006

Surface qualities of a micro-processed sample with a pulse laser have been investigated by making use of scanning confocal microscope(SCM) and atomic force microscope(AFM). Samples are bump electrodes and ITO glass of LCD module used in a mobile phone and a wafer surface scribed by UV laser. A image of $140{\times}120{\mu}m^2$ is obtained within 1 second by SCM because scan speed of a x-axis and y-axis are 1kHz and 1Hz, respectively. AFM is able to correctly measure the hight and width of ITO, and scribing depth and width of a wafer with a resolution less than 300nm. However, the scan speed is slow and it is difficult to distinguish a surface composed of different kinds of materials. Results show that SCM is preferable to obtain a image of a sample composed of different kinds of material than AFM because the intensity of a reflected light from the surface is different for each material.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.31 no.4
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• pp.159-165
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• 2021

The fiber composites have been investigated as lightweight structure material platforms for aerospace applications because their strength can be enhanced by adding reinforcement without a significant increase in weight. In this study, the fabrication and characterization of carbon nanotube (CNT) reinforced glass fiber composites are demonstrated to enhance the tensile strength of longitudinal direction along the glass fibers. Due to the reinforcement of CNT in epoxy layers, the yield strength of fiber/epoxy composites is enhanced by about 10 %. Furthermore, using scanning electron microscopy, analysis of fracture surfaces shows that mixed CNT in epoxy layers acts as necking agents between fractured surfaces of fiber/epoxy; thereby, initiation and evolution of crack across fiber composite can be suppressed by CNT necking between fractured surfaces.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.78-78
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• 2010

그래핀(Graphene)은 탄소원자가 육각형 벌집(honeycomb)구조로 빼곡히 채워진 2차원의 단원자 층으로 역학적 강도와 우수한 화학적/열적 안정성 및 흥미로운 전기 전도 특성을 가지고 있다. 이러한 그래핀의 우수한 특성으로 인하여 현재 기초연구뿐만 아니라 응용연구 등 많은 연구들이 진행되고 있다. 일반적으로 그래핀의 우수한 물리적 특성들은 그래핀의 층수, 모서리(edge)구조, 결함(defect), 불순물 등에 의해 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 따라서 그래핀의 구조 및 결함정도를 자유로이 제어하고 그에 따르는 특성 변화를 관찰하는 것은 기초연구의 측면에서 뿐만 아니라 향후 그래핀 응용에 있어서도 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 그래핀의 내산화 특성을 연구하기 위하여, 그래핀을 열 및 플라즈마 산화 분위기에 노출시킨 후, Raman 분광법을 이용하여 광학적, 구조적 변화를 분석함으로써 그래핀의 내산화 특성에 대하여 조사하였다. 그래핀은 실리콘 웨이퍼에 전자빔증착법으로 니켈박막을 증착한 후 열화학증기증착법으로 합성하였으며, 메탄가스를 원료가스로 $900^{\circ}C$ 전후에서 합성하였다. 합성한 그래핀은 산화반응 시 기판의 영향을 제거하기 위하여 트렌치 구조의 기판 위에 전사(transfer)함으로써 공중에 떠있는 구조를 구현하였다. 열 산화의 경우, 합성한 그래핀을 대기분위기의 고온($500^{\circ}C$) 챔버에 넣고 처리시간에 따른 특성변화를 살펴보았다. 플라즈마 산화의 경우는 공기를 이용하여 직류플라즈마를 발생시킨 후 0.4 W의 낮은 플라즈마 파워를 이용하여 플라즈마 산화처리와 특성평가를 매회 반복하였다. 그래핀의 특성분석은 Raman분광기와 광학현미경, 원자힘현미경(AFM) 등을 이용하여 분석하였으며, 상기 결과들은 향후 산화환경에서의 그래핀 응용소자 개발에 유용할 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.24 no.6
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• pp.96-104
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• 2007

Calibration of the spring constants of atomic force microscopy (AFM) cantilevers is one of the issues in biomechanics and nanomechanies for quantified force metrology at pieo- or nano Newton level. In this paper, we present an AFM cantilever calibration system: the Nano Force Calibrator (NFC), which consists of a precision balance and a one-dimensional stage. Three types of AFM cantilevers (contact and tapping mode) with different shapes (beam and V) and spring constants (42, 1, 0.06 N $m^{-1}$) are investigated using the NFC. The calibration results show that the NFC can calibrate the micro cantilevers ranging from 0.01 ${\sim}$ 100 N $m^{-1}$ with relative uncertainties of less than 2%.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.33 no.5
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• pp.201-209
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• 2022

The previously developed microspot spectroscopic ellipsometer (SE) is upgraded to a microspot SE compatible with the atomic force microscope (AFM). The focusing optical system of the previous microspot SE is optimized to incorporate an AFM head. In addition, the rotating compensator ellipsometer in polarizer-sample-compensator-analyzer configuration is adopted in order to minimize the negative effects caused by beam wobble. This research leads to the derivation of the expressions needed to get spectro-ellipsometric constants despite the fact that the employed rotating compensator is far from the ideal achromatic quarter-wave plate. The spot size of the developed microspot SE is less than 20 ㎛ while the AFM head is mounted. It operates in the wavelength range of 190-850 nm and has a measurement accuracy of δΔ ≤ 0.05° and δΨ ≤ 0.02°, respectively. Fast measurement of ≤3 s/sp is realized by precisely synchronizing the azimuthal angle of a rotating compensator with the spectrograph. The microspot SE integrated with an AFM is expected to be useful in characterizing the structure and optical properties of finely patterned samples.

• Vacuum Magazine
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• v.3 no.4
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• pp.14-18
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• 2016

In this article, we will summarize recent advances in ultrahigh vacuum (UHV) low-temperature scanning tunneling microscopy (STM) during the last decade. Leading STM groups have finished or are constructing UHV milli-Kelvin high magnetic field STM capable of a few tens of milli-Kelvin and ~ 10 tesla. Applications with UHV sub-Kelvin high magnetic STM have been increased since mid-2000's. Active research using UHV low temperature tuning fork atomic force microscopes and UHV photon low-temperature scanning tunneling microscopes will be introduced. Considering these advances of UHV low-temperature STM we will discuss next trend in STM in the near future.