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작성일18-05-08 20:22

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설명

목차
-SPM이란?

-SPM의 종류

-STM & AFM

-STM의 등장 및 원리

-STM의 측정(measurement)방식

본문일부
SPM이란?
SPM(Scanning Probe MicroScope)은 STM(Scanning Tunneling MicroScope)과 AFM(Atomic Force MicroScope)을 통칭하여 부르는 용어이다. 과학의 방향이 원자 크기대의 극소형의 것을 대상으로 하게 됨에 따라 이들을 관찰하고 조작하고 또 그 성질과 양을 이해하기 위해서는 Nano-Technology를 필요로 하게 되었다. 이러한 나노 테크놀로지를 선도하는 기술은 지난 80년대 발명된 STM과 AFM을 포함하는 주사탐침현미경(SPM)이다. 원자의 크기(0.1~0.5nm)가 너무 작아서 어떠한 기존의 현미경으로도 볼 수 없다는 기존의 통념이 SPM의 등장으로 바뀌게 되었다. 그 배율은 수천에서 수만 배까지 가능하며 수평분해 0.1nm, 수직분해는 0.01nm의 3D입체영상이 가능하게 되었다. 기존의 전자현미경의 배율보다도 100배 우수하고, 개개의 원자의 수직정보, Fluid상태에서 관찰 가능하며 Sample의 전처리가 없고, 관리 경비가 저렴해 상대성의 우위로 이제 나노 테크놀로지의 보편적 장비가 되어가고 있따
SPM의 종류
1)STM (Scanning Tunneling MicroScope)
STM은 최초로 개발된 주사탐침 현미경으로서 시료와 탐침(Probe)과의 거리가 매우 근접 되었을 때 시료와 탐침사이에 흐르는 터널(tunnel) 전류를 이용하여 시료표면의 궤적을 주사하여 형상화하는 기능이다.
2)AFM (Atomic Force MicroScope)
AFM의 경우는 잘 휘어지는 지렛대(cantilever) 끝에 다려있는 뾰족한 과 시료표면에 작용하는 원자 반발력 즉 인력 및 척력이 작용한다. 이러한 상호작용 때문에 지렛대(cantilever)가 휘게 되고 그 휘는 정도를 레이저 광의 굴절을 통해서 표면정보를 얻는다.
최근에 와서

[나노기술입문]









「STM」
-SPM이란?
-SPM의 종류
-STM & AFM
-STM의 등장 및 원리
-STM의 측정(measurement)방식






생명?분자工學(공학) 부
응용화학과
200421887
허지호

SPM이란?
SPM(Scanning Probe MicroScope)은 STM(Scanning Tunneling MicroScope)과 AFM(Atomic Force MicroScope)을 통칭하여 부르는 용어이다. 과학의 방향이 원자 크기대의 극소형의 것을 대상으로 하게 됨에 따라 이들을 관찰하고 조작하고 또 그 성질과 양을 이해하기 위해서는 Nano-Technology를 필요로 하게 되었다. 이러한 나노 테크놀로지를 선도하는 기술은 지난 80년대 발명된 STM과 AFM을 포함하는 주사탐침현미경(SPM)이다. 원자의 크기(0.1~0.5nm)가 너무 작아서 어떠한 기존의 현미경으로도 볼 수 없다는 기존의 통념이 SPM의 등장으로 바뀌게 되었다. 그 배율은 수천에서 수만 배까지 가능하며 수평분해 0.1nm, 수직분해는 0.01nm의 3D입체영상이 가능하게 되었다. 기존의 전자현미경의 배율보다도 100배 우수하고, 개개의 원자의 수직정보, Fluid상태에서 관찰 가능하며 Sample의 전처리가 없고, 관리 경비가 저렴해 상대성의 우위로 이제 나노 테크놀로지의 보편적 장비가 되어가고 있따
SPM의 종류
1)STM (Scanning Tunneling MicroScope)
STM은 최초로 개발된 주사탐침 현미경으로서 시료와 탐침(Probe)과의 거리가 매우 근접 되었을 때 시료와 탐침사이에 흐르는 터널(tunnel) 전류를 이용하여 시료표면의 궤적을 주사하여 형상화하는 기능이다.
2)AFM (Atomic Force MicroScope)
AFM의 경우는 잘 휘어지는 지렛대(cantilever) 끝에 다려있는 뾰족한 과 시료표면에 작용하는 원자 반발력 즉 인력 및 척력이 작용한다. …(省略) 이러한 상호작용 때문에 지렛대(cantilever)가 휘게 되고 그 휘는 정도를 레이저 광의 굴절을 통해서 표면정보를 얻는다.
최근에 와서 NSOM, NISSIM등 AFM과 접목된 새로운 차원의 현미경 기능이 추가됨으로, 수년전부터 세계적으로 통칭하여 주사탐침 현미경 (SPM-Scanning Probe Microscope)으로 불리 운다.

그림1. STM과 AFM의 모식도

STM & AFM
1)STM (Scanning Tunneling MicroScope)
도전체 표면에 가느다란 텅스텐이나 백금선을 부식 시켜 그 끝에 원자 몇 개만 있게 한 탐침 (STM Tip) 을 원자 한 두개크기 정도의 거리 이내로 접근시키고 양단간에 약간의 전압을 걸면 터널링 현상에 의한 전류가 발생한다. STM은 바로 이러한 도전성 팁과 샘플사이의 터널링 전류가 이들 사이의 거리와 지수적인 관계, 즉 I∼Ve-cd 이라는 사실에 원리의 근거를 둔다. 여기서 I〓터널링전류, V〓팁과 샘플간의 전압편차, C〓상수, d〓팁과 샘플의 떨어진 거리이다. 팁이 샘플표면을 주사할 때 팁은 다른 높이의 샘플 형상을 만나는데 이러한 다른 형상이 터널링 전류에 지수 적인 變化를 주면 아래 그림과 같이 귀환회로에 의해 이 높이의 變化는 초기에 설정한 전류값 초기에 설정한(팁과 샘플의 떨어진 거리)에 도달될 때까지 각(x, y) 데이터 지점에서 스캐너를 수직방향으로 움직여 일정한 터널링 전류가 되게 하면서 각(x, y) 데이터 지점에서의 스캐너의 수직위치를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 삼차원영상을 얻는 원리인데 이 기술의 적용은 도체나 반도체에 제한된다된다. 이러한 샘플의 제한을 극복하기 위해 AFM(Atomic Force Microscope :원자 힘 현미경)을 개발하여 부도체인 시료를 볼 수 있게 하여 원자현미경을 고분자, 생명工學(공학) 및 광학 등 거의 모든 분야에서 사용할 수 있게 하였다.
그림2. STM의 모습 그림3. STM의 feedback loop
2)AFM (A


순서

STM의 전반적 설명(explanation)과 사용 예 측정(測定) 방식에 대한 조사 report

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