2004-08-04
org.kosen.entty.User@4a389325
김기현(arche)
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기판위에 또다른 박막을 올려서 두 막사이의 거리에 따른 효과를 측정하려고 합니다.
sub-micron scale까지 조절가능한 장치가 있을까요?
물론 위의 박막을 z축으로 고정시켜야 하고요...
그리고 위에서 박막을 아래 박막하고 서로 닿았을 때 압력을 확인해야 하는데 어떠한 방법이 제일 좋을까요?
좋은 방법을 알고 계시는분은 알려주세요...
감사합니다...
- measuring
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 6
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이응신님의 답변
2004-08-04- 0
요즈음 MEMS에서 마이크로미터나 나노미터를 제어하는 장치가 있습니다. 무지하게 비싸겠지요. 터널형주사현미경을 대체할 계기로 MEMS에서 요즈음 시도하는 장비가 있습니다. 탄성을 가지는 외팔보(cantilever)의 끝에 팁(tip)으로 탄소나노튜브를 붙입니다. 외부에서 전기를 가해 외팔보를 떨게한 다음 원자표면을 스케닝하면서 탄소나노튜브가 진동하는 것을 외부에서 감지해서 원자나 분자의 높이에 해당하는 수직거리를 제어하여 표면의 상태를 모니터링합니다. 그러니까 분자나 원자 하나 두께에 해당하는 거리를 외부에서 제어를 합니다. 지금 말씀하시는 거리는 가볍게 측정하거나 제어가 가능할 수 있습니다. 우리 실험실에서 한 대학원생이 이런 주제로 논문을 준비하고 있고, 서울시립대의 한 교수님이 미국에서 실제로 장비를 사용해서 세미나때 자랑하던군요. 원하시면 시립대 교수님을 소개해 드리겠습니다. 도움이 될 지도 모르겠군요. 저는 잘 알고 있는 사이지만 강좌부탁을 거절해서 직접 소개해드리기는 곤란하군요^^ -
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김기현님의 답변
2004-08-04- 0
제가 원하는 것은 기계적으로 거리를 움직이는 것 입니다. 예를 들면 마이크로 포지셔너와 같은 것을 이용해서 말이지요...왜냐하면 2mm^2정도 면적의 실리콘웨이퍼를 팁 끝에 고정해서 대상 물체까지 이동해야 하거든요... 하여간 빠른 답변에 대하여 대단히 감사드립니다... -
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김기현님의 답변
2004-08-04- 0
말씀하신 부분에 대해서는 잘 이해했습니다. 그런데 측정은 팁의 거리에 따른 전계 센싱이라서 팁자체가 센서의 역할을 하게 되는거죠..아닌가요? 하지만 다른 샘플을 팁에 달아서 움직일때는 문제가 발생하겠죠....샘플이 원하는 target에 접촉해야하기 때문에 말입니다... 그리고 캔디레버가 제가 보기에는 매우 미세해서 그곳에 1mm^2정도 이상의 실리콘 웨이퍼를 달아놓는다면 문제가 되지 않을까요? -
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이응신님의 답변
2004-08-04- 0
캔틸레버의 끝에 매달린 팁의 탄소나노튜브가 진동하면서 원자나 분자의 표면을 스케닝합니다. x-y평면을 이동하다가 만약 튀어나온 곳이 있다면 팁과 표면과의 거리가 가까와지므로 출력이 증가하든 지 아니면 감소합니다. 따라서 출력을 일정하게 하려면 z방향으로 튀어나오는 정도로 올려주어야 합니다. 들어간 부분이 있다면 당연히 내려야겠지요. 왜 외팔보를 바깥에서 전기적으로 자극을 주어 기계적인 진동을 주느냐고 질문을 했더니, 외팔보가 x-y평면을 이동하면서 스케닝할 때 갑자기 튀어나온 곳이나 들어간 곳이 나오면 이동하는 속도가 감지하는 간격보다 빨라서 놓칠 경우가 있기 때문에 작은 기계적인 진동을 주어서 미세한 높낮이라도 알아내려고 한다고 했습니다. 그런데 잘 아시다시피 z방향의 움직임은 원자나 분자수준의 스케일로 움직여야 합니다. 과연 기계적인 제어로 z방향으로 나노미터 이하의 거리를 움직여 출력값을 일정하게 해 줄 수 있는 기계장치가 있느냐고 당연히 저도 질문을 했습니다. 그러니까 답을 하기를: 기계장치로 z방향으로 움직여서 출력값을 일정하게 해준다고 했습니다. -
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이응신님의 답변
2004-08-05- 0
이 문제를 기계역학실험실에서 취급하는 이유는 켄틸레버보의 고유진동수를 계산하는데 어려움이 있어서였지 MEMS나 전기, 재료 부분의 지식이 필요해서가 아닌 듯 합니다. 앞에서 말씀드린 실험장비는 기계과에서 만든 것이 아니라 MEMS하는 재료과에서 하다가 Cantilever보의 고유진동수를 계산하려고 기계과 연구원과 공동작업을 한 결과입니다. 켄틸레버보 끝에 탄소나노튜브를 장착하여 전류를 흘려서 시료에 팁이 가까이 접근하여 켄틸레버보가 휘어지는 정도를 측정하는 실험실도 있었으나 말씀하신대로 팁에 이물질이 있거나 켄틸레버보에 다른 물질을 부착할 때 문제점이 있었는 듯 합니다. 자세한 구조는 논문을 읽어보지 못해서 잘 모릅니다. 앞에서 말한 실험은 켄틸레버보의 기계적인 고유진동수를 구하고 켄틸레버보의 끝에 단 탄소나노튜브의 팁이 시료에 가까이 접근할 때 정전기력의 발생으로 인력이 발생하여 (Van der Waals' Force) 켄틸레버의 고유진동수가 변화를 가져오면 원래 고유진동수를 알아내기 위해 켄틸레버보를 상하로 이동시켜 팁과 시료간의 간격을 조정하여 높낮이를 스케닝하는 방법입니다. 켄틸레버보의 고유진동수를 계산하는 과정과 댐핑이 일어날 때, 또 전기력이 발생할때 기계적인 고유진동수를 계산하는 방법 등이 필요해서 역학실험실에서 공동작업을 한 것입니다. 외팔보를 진동시키는 방법은 parameteric vibration을 이용하여 켄틸레버보의 고정부위를 진동시키기 때문에 보의 위나 팁에는 아무런 첨가물을 부착하지 않는 듯 합니다. 켄틸레버보의 고정부위를 흔들어 진동을 주기 때문에 고유진동수를 구하는 방법은 parameteric vibration이 되어 매우 복잡하고 힘듭니다. 댐핑까지 고려해야 하고 이때 정전기력의 변화가 가져오 기여분을 계산해야 하므로 엄청나게 복잡해졌고, 팁의 모양에 따라서 정전기력이 어떻게 작용하는가도 달라지기 때문에 아직도 완전히 성공한 실험이라고는 보기 힘듭니다. 지금까지 실험을 해서 나온 데이터를 기준으로 어느 실험실의 어떤 연구원이 만든 그래프인가에 따라 실험자의 이름을 붙인 걸로 보아 오랫동안 수행된 분야도 아닌 듯 합니다. 자세한 내용은 관련 논문을 참고하시면 더 많은 정보를 얻을 수 있을 듯 합니다. -
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강은구님의 답변
2004-08-12- 0
>기판위에 또다른 박막을 올려서 두 막사이의 거리에 따른 효과를 측정하려고 합니다. >sub-micron scale까지 조절가능한 장치가 있을까요? >물론 위의 박막을 z축으로 고정시켜야 하고요... >그리고 위에서 박막을 아래 박막하고 서로 닿았을 때 압력을 확인해야 하는데 어떠한 방법이 제일 좋을까요? >좋은 방법을 알고 계시는분은 알려주세요... >감사합니다... 기계적인 정밀 위치 이동이 필요한건가요? 아님 위 박막에 걸리는 압력을 측정하는게 중요한건가요? 위 박막하고 아래 박막하고 닿는 방법이 외부 물리적 부하 때문인지 아님 기타 전자기적힘 때문이지 궁굼합니다. 우선 기계적인 정밀 위치 이동이라면 가능한 방법이 몇개 있습니다. 물론 이때의 압력 측정도 가능할것 같구요... 좀더 자세한 설명 부탁드릴게요...?? 그럼 수고하세요