[A+] 단국대 고분자공학실험및설계2 <코팅 방법 -Atomic Force Microscope (AFM)> 레포트

소개

단국대학교 고분자공학과 4-2 고분자공학실험및설계2 (진OO 교수님)
실험 5. <코팅 방법 -Atomic Force Microscope (AFM)>에 대한 레포트입니다.
당시 예비 레포트와 결과 레포트를 한 번에 제출하여, 하나의 파일로 정리가 되어있습니다.
예비 보고서 내용과 결과 보고서 내용이 모두 들어가 있습니다. (실험 원리 및 실험 전 질문에 대한 답변부터, 실험 결과와 고찰 내용까지 모두 포함하고 있습니다.)
질문과 고찰은 조교님께서 공유해주신 자료를 기반으로 작성되었으며, 수강 당시의 정해진 양식 및 목차, 분량에 맞추어 작성하였습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리(+질문에 대한 답변)
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의/고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
- AFM으로 물질의 표면거칠기를 측정하고, 측정원리와 RMS 값이 나오는 계산에 대해서 이해할 수 있다.
-코팅 방법 변화에 따른 Roughness 차이를 이해할 수 있다.

2. 실험 원리
SPM(Scanning Probe Microscope)은 미세한 탐침을 시료 표면에 주사 하여 시료표면의 미세한 구조를 관찰할 수 있는 장비로서, 1982년에 발명된 STM(Scanning Tunneling Microscope)의 원리로부터 탄생되었다. 현재 원자, 분자 수준의 분해능을 갖는 표면 계측 장비로서 나노 특성 분석에 널리 활용되고 있고, 다양한 환경에서 미소 삼차원 형상이나 여러가지 물리량 분포를 관찰할 수 있는 특징이 있어 다양한 시료에 폭넓게 사용되고 있다. PM의 수평분해능은 0.1㎚로 기존 전자현미경보다 100배 이상 우수하고, 광학/전자현미경에서 측정이 곤란한 수직 분해능은 0.01㎚까지 가능하게 되었다. 개개의 원자에 대한 수직, 수평정보를 시료의 전처리 없이도 분석가능하다는 장점과 진공, 액상조건에서도 분석할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 현재 SPM은 나노표면 분석용으로 보편적인 장비가 되고 있다. AFM, STM을 통칭하는 SPM은 적용에 따라서 추가적인 장비를 부착하여 새로운 기능을 추가할 수 있는 유연성이 있다.
AFM은 수십 마이크로미터의 캔틸레버 끝에 미세한 팁을 달아 표면에 가까이 하면 팁 끝과 표면 간 원자간 힘에 의해 캔틸레버가 휘어지게 된다. 이때 표면의 형상에 의해 이 힘의 차이가 생기고 이를 여러가지 방법에 의해 측정된다. 프로브 팁을 측정 표면 가까이 가져가면 프로브 팁 끝단의 원자와 측정 표면의 원자 사이에 힘이 작용하게 되고 측정 표면의 높이에 따라 이 힘은 마이크로빔을 휘어지게 하며 이때 휘어진 정도를 측정하여 표면의 형상을 알 수 있다. 즉 일정한 스프링 상수를 갖는 마이크로빔은 힘에 비례하여 휘어지게 되고 이 휘어짐을 측정하여 프로브 팁과 표면 사이에 작용하는 힘을 측정할 수 있다.

참고자료

· 박도현. "원자 힘 현미경을 이용한 불순물 제거 연구와 배리스터 화학 센서 연구". 국내석사학위논문 건국대학교 (2017).
· 한국산업기술대학교 산학협력단. “고종횡비를 갖는 probe tip 개발”. 한국산업기술대학교 (2014).
· 김일, 유도현, 박구범, 육재호, 박종관, 조기선, 이덕출. “UV/O3와 O3로 처리된 ITO의 표면 특성과 OLED 소자 특성”. 대한전기학회, 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집. pp. 1361-1362 (2006).
· 박상일. “SPM (Scanning Probe Microscopy)”. State of the art report, vol. 14, no. 1, pp. 60-72 (2002).
· Olympus. “현미경 솔루션”. https://www.olympus-ims.com/ko/metrology/surface-roughness-measurement-portal/parameters/ (2022.10.30).