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NTIS 바로가기세라미스트 = Ceramist, v.20 no.2, 2017년, pp.66 - 73
김영민 (성균관대학교 에너지과학과, 기초과학연구원 나노구조물리연구단)
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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주사투과전자현미경이 이미징하는 것은 무엇이며 무엇을 활용하는가? | 구면수차가 보정된 주사투과전자현미경 (ScanningTransmission Electron Microscopy, STEM)은 1 Å 이하의 주사 전자 탐침을 활용하여 재료의 원자 구조를 이미징한다1). 위상 콘트라스트를 이용하는 고분해능 투과전자현미경(High-resolution Transmission ElectronMicroscopy, HRTEM)과는 달리 전자 빔과 원자간의 개별적 Coulomb 상호작용에 의한 러더퍼드 산란 신호를환형의 검출기로 수집하기 때문에 위상 문제가 없어 재료의 원자 구조에 대한 직접 정보를 제공한다. | |
STEM이 저차원 나노 재료의 구조 변화에 따른 물성 변화를 해석하는데 필수적인 분석 수단인 이유는 무엇인가? | BF STEM은 HRTEM의 위상콘트라스트 결상법과 유사하게 시료 두께와 탈초점 변화에 따라 콘트라스트가 민감하게 변화하나 시료의 경사에는 그 변화가 덜 민감하여 결정구조 파라메터를 결정하는데 있어 ABFSTEM과 함께 상호보완적으로 활용할 수 있다6). 이에 따라 STEM이미징 모드의 적절한 선택에 의해 얻어지는 이미지들은 결정구조에 대한 직접 정보를 제공하기 때문에 콘트라스트의 강도와 위치를 측정함으로서 물질의 구조파라메터들을 피코미터 정밀도로 결정할 수 있다7-10). 따라서 정보 자체가 직관적이며 단원자 단위로 물질 구조를 이미징할 수 있어 저차원 나노 재료의 구조 변화에 따른 물성 변화를 해석하는데 필수적인 분석 수단으로 자리매김하고 있다. | |
환형 검출기의 산란 전자 신호 수집각에 따라 STEM의 이미징 모드는 어떠한 이미징 방식으로 나뉘는가? | 전자 탐침의 크기는 집속렌즈 조리개의 크기에 따른 빔집속반각(Convergence semi-angle, α)에 의해 결정되며 환형 검출기의 산란 전자 신호 수집각(β)에 따라STEM의 이미징 모드가 HAADF (High-angle AnnularDark field, β = 70 – 300 mrad) 이미징, MAADF(Medium-angle Annular Dark Field, β = 40 mrad 이상) 이미징, ABF (Annular Bright Field, β = 10 – 35mrad) 이미징, BF (Bright Field, β = 0 – 10 mrad) 이미징으로 나뉘어진다. HAADF STEM영상에서의 신호강도 (I)는 시료의 두께 (t)와 원자번호 (Z)의 제곱에 비례하는 경향 (I = t·Z~2)이 있어 원자단위 결정 및 결함 구조 이미징뿐만 아니라 영상 콘트라스트의 정량분석을 통해 원소 종류를 판별해 낼 수 있기 때문에 STEM분석기술에서 가장 유용한 분석 모드이다. |
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