• 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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.4
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• pp.467-473
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• 2013

In this study, two-dimensional finite element models were developed and experiments were conducted using an atomic force microscope to investigate the tribological characteristics of an SU-8 layer coated on a patterned wafer for microsystem applications. The results revealed that both the adhesion and the friction forces measured by the atomic force microscope were lower for the SU-8 coated surface than for the bare silicon surface. This is attributed to the hydrophobicity of SU-8. Another important result derived from the finite element analysis was the critical load required to fracture the SU-8 film with respect to the thickness. The critical loads for thicknesses of 200, 400, and 800 nm were approximately 13, 22, and 28 mN, respectively, which corresponded to a Hertzian contact pressure of 1.2-1.8 GPa. These results will aid in the design of a suitable SU-8 thickness for microsystem components that are in contact with one another.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.4
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• pp.294-297
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• 2012

In this work, local oxidation behavior in phosphorous ion-implanted 4H-SiC has been investigated by using atomic force microscopy (AFM). The AFM-local oxidation (AFM-LO) has been performed on the implanted samples, with and without activation anneal, using an applied bias (~25 V). It has been clearly shown that the post-implantation annealing process at $1,650^{\circ}C$ has a great impact on the local oxidation rate by electrically activating the dopants and by modulating the surface roughness. In addition, the composition of resulting oxides changes depending on the doping level of SiC surfaces.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.610-610
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• 2013

그래핀을 구성하는 탄소 원자는 모두 표면에 존재하기 때문에, 맞닿아 있는 물질에 따라 그래핀의 물리적 특성에 민감한 영향을 미치기도 한다. 본 연구에서는 라만분광법과 원자 힘 현미경(atomic force microscopy, AFM)을 이용하여 통상적인 열처리 조건에서 그래핀에 탄화수소가 흡착될 수 있는 가능성을 탐구하였다. 산소가 없는 조건에서 열처리된 그래핀으로부터 D, G, 2D 봉우리와 겹쳐지는 폭이 넓은 새로운 라만 봉우리들이 관찰되었다. 열처리 시간, 온도 및 진공도에 따른 라만 스펙트럼의 변화와AFM에 의해 확인된 표면의 구조 변화로부터 새로이 관찰된 라만 봉우리는 탄화수소의 탄화에 의해 그래핀의 표면에 형성된 비결정성 탄소물질(amorphous carbon)임을 확인하였다. 기계적 박리법과 화학기상증착법으로 시료를 준비할 때 사용된 폴리머 잔유물이 열처리 과정에서 탄화수소를 배출하는 것으로 판단된다. 이 연구는 그래핀 소자의 작동에 있어서 환경적인 효과를 이해하고 탄화에 의해 그래핀 표면에 만들어진 비결정질 탄소를 정량화하는데 도움을 줄 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07a
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• pp.101-104
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• 2004

We have fabricated a channel of superconducting flux flow transistor(SFFT) using the voltage-biased atomic force microscope(AFM) TiO tip and performed numerical simulations for the SFFT controlled by the magnetic field with a control current. The critical current density in a channel of the fabricated SFFT was decreased with the applied current by a control line. By comparing the measured with theoretical results, we showed a possibility of fabrication of an SFFT with a nano-channel using AFM anodization process technique.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.163-170
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• 2004

Atomic force microscope (AFM) techniques are increasingly used fur tribological studies of engineering surfaces at scales ranging from atomic and molecular to micro-scale. Recently, AFM with suitable tips is being used for nano fabrication/nano machining purposes. In this paper, machining characteristics of silicon were investigated by nano indentation and nano scratch. Nano-scale material removal mechanisms are studied and the Taguchi method was introduced to acquire optimum parameters for nano machining. Also, Acoustic Emission (AR) is used for the monitoring of nano machining.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.237.2-237.2
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• 2015

본 연구에서는 포토레지스트 코팅과 전기도금 기술을 이용하여 3차원 갭을 가지는 전극을 제작하였다. 3차원 갭은 마이크로 전극이 배열된 하층과 벌크전극이 놓여진 상층으로 구성되었다. 갭의 크기는 하층 전극에 코팅된 포토레지스트의 두께와 하층 전극의 높이 차이로 결정되며, 코팅 두께가 다른 포토레지스트 ($3.5{\mu}m$, $1.25{\mu}m$)의 사용과 전기도금 기술을 병용하여 3차원 갭의 크기를 줄일 수 있다 (~150 nm). 제작한 3차원 갭 소자의 상 하층 전극에 각각 산화, 환원 전압을 인가함으로써, 유입된 ferricyanide의 redox cycling 을 유도 할 수 있음을 확인하였으며, 본 연구의 결과는 원자힘현미경 (AFM), 주사전자현미경 (SEM), 순환전압전류법 (CV) 및 시간대전류법 (CA)을 통해 분석 되었다.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.159.2-159.2
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• 2014

간접띠간격(indirect bandgap)을 갖는 층상형 반도체 $MoS_2$는 두께가 줄어들어 단일층이 되면 층간 상호작용의 변화로 인해 ~1.8 eV의 직접띠간격(direct bandgap)을 갖게 된다. 이러한 초박형 $MoS_2$의 발광 특성을 활용하기 위해서는 원자 크기 수준에서 두께와 물성을 조절할 수 있는 화학적 표면개질법에 대한 이해가 필요하다. 최근 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용한 $MoS_2$의 층상(layer-by-layer) 식각과 표면제어에 관한 연구결과가 보고되었으나 자세한 반응 메커니즘은 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 산소 플라즈마에 의한 단일층 및 복층 $MoS_2$의 산화반응을 원자힘 현미경(AFM), 광전자 분광법(XPS), 라만 및 광발광 분광법을 통해 관찰하고 반응 메커니즘을 이해하고자 한다. 플라즈마로 생성된 산소라디칼과의 반응시간이 증가함에 따라 $E{^1}_{2g}$와 $A_{1g}$-진동모드에서 기인하는 라만 신호, 그리고 A와 B-엑시톤에서 유래하는 광발광의 세기가 감소함을 확인하였다. XPS와 AFM을 통해 반응이 진행됨에 따라 $MoS_2$의 상층이 $MoO_3$로 산화되면서 나노입자로 응집되어 표면형태가 변화하는 것을 확인하였다. 이 결과는 플라즈마 산화반응을 이용하여 $MoS_2$ 표면에 구조적 결함(defect)과 층상 식각을 유발하고 광발광 특성 제어를 위해 전자구조를 조절할 수 있다는 가능성을 보여준다.