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제안 방법
- 그림에서 part 1은 직류 전원 공급 장치 및 컴퓨터를 이용한 전원 차단의 방법을 나타내고 있다. ADC0과 ADC1 두 채널은 에칭과정에서 발생하는 기준 저항 100Ω 에 흐르는 전류를 측정하여 컴퓨터에 입력하며 컴퓨터에 내장된 프로그램을 통하여 입력된 전류값을 기준으로 DAC0 번 채널을 통하여 T317에 전압을 계속적으로 수정하여 주므로써 전원 공급 장치의 출력은 에칭과정 초기에 입력한 전압을 변동 없이 일정하게 유지하도록 하여준다. 텅스텐이 에칭되는 과정에서 전류값은 계속하여 변하게 되는데 용액에 잠긴 텅스텐 부분이 떨어져 나갈(drop-off) 때 가장 많은 용액에 텅스텐 선이 담겨 있는 모습을 나타낸 것이다.
- NaOH와 KOH 용액은 1 N ~ 3 N 까지 변화시켰으며 직류전원은 2 V ~ 9 V 까지 변화시켜가면서 실험하였다. 또한 본 연구에서는 원형으로 제작된 음극과 부식과정에서 양극에서 음극으로 흐르는 전류를 측정하여 용액에 잠긴 텅스텐이 떨어져 나감(drop-off)과 동시에 직류 전원을 차단하는 컴퓨터 인터페이스를 이용한 직류 전원 공급 장치를 사용하였다.
- 이런 다양한 방법들 중에 서 시료의 재질에 따라 선택적으로 사용하며 주로 쓰이는 방법은 전해 연마 및 부식 방법이지만 대부분의 방법들이 초미세 구조의 바늘을 얻기 위해 여러 단계를 거쳐야 한다. 본 연구에서는 전기drop-off 현상을 이용하여 여러 절차를 거치지 않고 한 번의 실험절차로 초미세 바늘 전극을 제작하였다. 초미세 바늘 전극을 제작하기 위한 전기화학 적 에칭을 위하여 에칭 장비를 개발하였으며 이는 컴퓨터 인터페이스를 통해 조절되도록 고안하였다.
- SPM의 원리와 이용분야는 조금씩 다르지만 공통된 특징은 프로브 끝의 구조가 매우 날카롭다는 것이다. 본 연구에서는 전기화학적 에칭방법(electro-chemical etching)을 이용하여 곡률반경이 매우 작은 초미세 바늘 전극(ultra sharp tip)을 제작하였다. 초미세 바늘 전극을 제작하는데에는 오래전부터 수많은 연구가 진행되어 왔으며 다양한 제작 방법들이 개발되었다.
- 본 연구에서는 직경 150 μm 텅스텐 선을 전기화학적 에칭 방법을 이용하여 초미세 바늘을 제작하였다. 전해용액은 NaOH와 KOH 두 가지를 사용하였으며 직류전원을 사용하였다.
- 전기화학적 에칭 방법을 이용하여 곡률 반경 200 A 이하의 텅스텐 초미세 바늘 전극을 제작하였다. 에칭 과정은 별도의 준비나 사전 과정 없이 한 번의 에칭으로(one step procedure) 결과를 얻을 수 있는 방법을 사용하였다.
- 전기화학적 에칭방법을 이용하여 직경 150 μm의 텅스텐 선을 2단계 에칭과정이나 국부 미세 가공(microzone polishing) 및 가열 산화 과정 등 별도의 제작 과정 없이 한 번의 작업으로 에칭하여 초미세 바늘 전극을 제작하였다. 에칭에 걸리는 시간은 가해지는 직류전원이 커지고 전해 용액의 농도가 진할수록 줄어드는 결과를 나타내었다.
- 본 연구에서는 전기drop-off 현상을 이용하여 여러 절차를 거치지 않고 한 번의 실험절차로 초미세 바늘 전극을 제작하였다. 초미세 바늘 전극을 제작하기 위한 전기화학 적 에칭을 위하여 에칭 장비를 개발하였으며 이는 컴퓨터 인터페이스를 통해 조절되도록 고안하였다.
대상 데이터
- 에칭 장치는 컴퓨터 프로그램에 의하여 에칭 시 변화되는 전류의 양을 측정하여 전해용액 속의 텅스텐이 떨어져 나가는(drop-off) 순간에 전압 공급을 중단하여 과도한 에칭이 일어나지 않고 바늘 끝이 날카로운 모양을 유지하도록 고안되었다. 에칭 용액은 NaOH 와 KOH 를 사용하였으며 가해준 직류 전압은 2 V- 9 V였다. 에칭 용액의 농도가 진해질수록 또한 가해주는 전압이 높아질수록 에칭속도는 빨라졌으며 에칭되기 시작한 부분부터 바늘 끝 부분까지의 거리(taper length)는 더 짧아지는 경향을 보였다.
- 텅스텐이 에칭되는 과정에서 전류값은 계속하여 변하게 되는데 용액에 잠긴 텅스텐 부분이 떨어져 나갈(drop-off) 때 가장 많은 용액에 텅스텐 선이 담겨 있는 모습을 나타낸 것이다. 음극은 구리를 사용하였으며 직경 1 mm 이고 직경 10 mm 의 원형의 형태를 띠고 있다. 텅스텐 선을 전해 용액에 3 mm 깊이로 수직하게 잠기도록 하고 에칭시키려는 텅스텐에 양극을 가하고 구리선에 음극을 가하게 되면 에칭이 시작된다.
- 전해용액은 NaOH와 KOH 두 가지를 사용하였으며 직류전원을 사용하였다. NaOH와 KOH 용액은 1 N ~ 3 N 까지 변화시켰으며 직류전원은 2 V ~ 9 V 까지 변화시켜가면서 실험하였다.
이론/모형
- 텅스텐 초미세 바늘 전극을 제작하였다. 에칭 과정은 별도의 준비나 사전 과정 없이 한 번의 에칭으로(one step procedure) 결과를 얻을 수 있는 방법을 사용하였다. 에칭 장치는 컴퓨터 프로그램에 의하여 에칭 시 변화되는 전류의 양을 측정하여 전해용액 속의 텅스텐이 떨어져 나가는(drop-off) 순간에 전압 공급을 중단하여 과도한 에칭이 일어나지 않고 바늘 끝이 날카로운 모양을 유지하도록 고안되었다.
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