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In-situ TEM 분석 기법의 소개 및 연구 동향 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.16 no.3, 2013년, pp.35 - 43  

김성대 (재료연구소) ,  임영목 (재료연구소)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 따라서 본 글에서는 최근 소재의 분석관련 연구 분야에서 주목을 받고 있는 In-situ TEM 분석 기법에 대해 소개하고 관련 분야의 연구 동향에 대해 살펴보고자 한다.
  • 마지막으로, 최근까지 개발된 In-situ TEM 분석법 중에서 시분해기능(temporal resolution)을 극대화하는 DTEM(Dynamic TEM) 분석 기법에 관해서 간략히 소개하고자 한다. 기존의 TEM 분석 기법의 발전 방향은 주로 공간분해기능(spatial resolution)의 개선에 관한 것들이 주를 이루었다.
  • 본 글에서는 투과전자현미경(TEM) 시편에 외부 자극을 가했을 때 발생하는 미세구조의 변화를 실시간으로 관찰하는 In-situ TEM 분석 기법에 대한 소개와 연구 동향에 대한 내용을 기술하였다. In-situ TEM 분석 기법의 활용을 통해 기존의 미세구조의 정적 관찰 뿐 아니라 동적 반응 과정을 분석함으로써 외적 자극과 미세구조 변화와의 상관관계를 도출할 수 있다.
  • 그 중에서 TEM 시편에 다양한 형태의 자극을 가할 수 있는 In-situ TEM specimen stage를 가장 일반적이고 필수적인 요소로 꼽을 수 있다. 즉, 투과전자현미경 내에서 시편이 위치하는 부위인 시편 stage에 열, 응력, 전기신호 등의 외부 자극을 가하여 미세구조의 변화를 유도하는 방법을 활용하는 것이다. 이러한 외부자극을 시편에 가할 수 있는 In-situ TEM stage의 활용에 있어 중요하게 고려해야 할 사항으로는 TEM 내에 시편이 장입되어 위치하는 대물렌즈 사이 공간(polepice gap)을 들 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나소소재의 제작과정을 In-situ TEM 분석법을 활용하여 관찰하였을 때, 무엇을 확인할 수 있는가? 3은 나소소재의 제작과정을 In-situ TEM 분석법을 활용하여 직접 관찰한 예를 나타낸다. 즉, 나노와이어의 성장 과정 중 촉매역할을 하는 Au 파티클의 액상-기상 변태(phase transformation)가 공정 온도(eutectic temperature:Te) 뿐 아니라 전구체 가스(precusor gas)의 분압 및 나노와이어의 단면 크기에도 영향을 받는다는 것을 확인하여, 나노와이어 성장에 있어 vapor-liquidsolid(VLS) 과정과 vapor-solid-solid(VSS) 과정이 혼합적으로 발생하는 것을 실험적으로 확인하였다.6)
In-situ TEM 분석법의 목표는? 즉, In-situ TEM 분석법의 목표 내지 의의는 관찰하고자 하는 대상에 외적 자극 (열, 응력, 전기 신호, 자기장, 빛 등)을 부가할 때에 발생하는 미세구조의 변화를 실시간으로 관찰함으로써 공정 조건 또는 사용 환경에 따른 소재의 물성 발현 메커니즘을 직접적으로 규명하고자 하는 것이라 할 수 있다. 다음 Fig.
TEM 대물렌즈 간격이 협소하게 제작되는 이유는? 따라서 이 같은 대물렌즈 사이의 간격에 관찰하고자 하는 시편이 위치해야만 하는데 일반적으로 대물렌즈 간격은 수 mm로 협소하게 제작되어 있다. 이와 같이 TEM 대물렌즈 간격이 협소하게 제작되는 이유는 앞에서 말한바와 같이 대물렌즈 사이의 공간에 전자빔의 초점을 제어하는 일종의 자기 렌즈가 조성되는데, 대물렌즈 간격이 넓을수록 자기 렌즈의 구면 수차가 증가하게 되어 TEM의 공간분해능이 저하되기 때문이다.1) 따라서 시편이 위치하는 이와 같은 협소한 대물렌즈 간격에 다양한 자극을 인가할 수 있는 장치를 효율적으로 배치하는 것이 In-situ TEM stage 설계에 있어 매우 중요한 부분이고, 개발된 In-situ TEM stage 활용에 있어서도 이와 같은 대물렌즈 간격의 고려가 필수적이다.
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