AFM

2. 실험제목 : Atomic Force Microscopy

3. 실험목표 : AFM의 원리를 이해하고 이를 이용해 물질의 특성을 알 수 있다.

4. 실험원리


▨ 원자현미경

원자나 분자단위의 미세한 나노세계는 이전에는 볼 수 없는 영역이었으나, 1980년대에 발명된 원자현미경(SPM: Scanning Probe Microscope)으로 인해 나노세계가 열렸다. 원자현미경의 효시는 STM(Scanning Tunneling Microscope)이며 가장 널리 쓰이는 원자현미경은 AFM(Atomic Force Microscope)이다. 그밖에 표면의 마찰력을 재는 LFM, 시료의 경도를 재는 FMM, 자기력을 재는 MFM, 시료의 전기적 특성을 재는 EFM 등 다양한 원자현미경이 있다. 광학렌즈·증착막의 두께 및 굴곡 측정, 천연광석 표면 분석, 반도체 표면 계측 및 결함 분석, 콤팩트디스크·자기디스크·광디스크 등에 쓰이는 비트의 모양새 조사, 평판디스플레이 분석장비 등 주로 연구용·산업용 및 분석·측정 기기로 활용된다.
SPM은 Scanning Probe Microscope의 약자로서 물질의 표면특성을 원자단위까지 측정할 수 있는 새로운 개념의 현미경을 총칭하는 말이다. 우리나라에서는 원자현미경이라고 부른다. 원자는 너무 작아서(0.1-0.5nm) 아무리 좋은 현미경로도 볼 수 없다는 기존의 통념을 깨뜨린 원자현미경은 제1세대인 광학현미경과 제2세대인 전자현미경 다음의 제3세대 현미경으로 자리 잡아가고 있다. 광학현미경의 배율이 최고 수천 배, 전자현미경(SEM)의 배율이 최고 수십 만 배인데 비해 원자현미경의 배율은 최고 수천만 배로서, 개개의 원자를 관찰할 수 있다. 투과식 전자 현미경인 TEM도 수평방향의 분해능은 원자단위이나 수직 방향의 분해능은 훨씬 떨어져 개개의 원자를 관찰할 수는 없다. 원자현미경의 수직방향의 분해능은 수평 방향보다 더욱 좋아서 원자지름의 수십 분의 일(0.01nm)까지도 측정해낼 수 있다.