Nanoprobing electrical and physical properties of nanostructured materials with atomic force microscopy

Abstract

나노구조체의 전기적, 물리적 성질은 디바이스의 소형화라는 산업적 요구 충족에 상당히 중요한 요소이다. 주사탐침현미경 기술 중 하나인 원자력 현미경은 초고진공이나 대기 상태에서 나노미터 크기의 1, 2, 3차원 재료의 다양한 현상을 조사하는데 사용될 수 있다. 이에 따라, 우리는 초고진공과 대기 상태에서 원자력 현미경을 이용하여 나노구조체에서 나노스케일 전자 전달 특성 및 기계적, 마찰 성질을 보고한다. Section 2에서 원자력 현미경의 전기적 성질 측정 모드를 사용하여 TiO2 위에Au islands 접합에서 나노스케일 Schottky 거동과 SrTiO3위에 자기 조립된 Pt nanodots 접합에서 저항성 스위칭 Schottky현상 연구를 보여준다. 또한, section 3에서는 리튬베터리의 양극 재료로 사용되는 리튬화 Si 나노와이어의 나노기계적 성질 연구를 보인다. 탄소 기반 재료를 이용하여, section 4에서는 원자력 현미경을 이용하여 3차원 적층 구조를 가지는 흑연의 층간에서 격자간의 orientation에 따른 그래핀 전기 전도도 변화 연구를 보여준다. 뿐만 아니라, 원자력 현미경의 마찰 측정 모드를 사용하여 흑연에 존재하는 internal과 external atomic steps을 규명하고 그에 물리적, 화학적 성질 분석을 보인다. 또한, 이 같은 그래핀이 친수성 기판 위에 있을 때, 습한 환경에서 삽입된 물 분자가 미치는 그래핀의 나노스케일 마찰 특성과 동위 원소 D2O 분자의 삽입으로 마찰과 동위 원소 관계 연구를 보인다. 따라서, 이 같은 시스템은 고체-액체 계면에서 마찰 에너지 소멸을 이해하기 위한 중요한 모델 시스템으로 제안 될 수 있음을 section 4에서 보인다.