초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 비접촉 광학 온도측정법을 이용하여 다양한 구조(suspended, free standing)의 나노물질(예, 나노 와이어, 탄소 나노튜브, 그래핀 등)내의 온도 분포롤 측정함으로써 나노스케일에서 열에너지 전달현상을 연구하는 것임. 세부 연구 목표는 다음과 같음:

▶ 비접촉 광학적 방법을 이용하여 100나노미터 이내 국소지점에서 정량적으로 온도를 측정할 수 있는 기술 개발

▶ 포논의 mean-free-path 보다 작은 스케일에서 전달된 온도를 측정하고 이를 non

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 비접촉 광학 온도측정법을 이용하여 다양한 구조(suspended, free standing)의 나노물질(예, 나노 와이어, 탄소 나노튜브, 그래핀 등)내의 온도 분포롤 측정함으로써 나노스케일에서 열에너지 전달현상을 연구하는 것임. 세부 연구 목표는 다음과 같음:

▶ 비접촉 광학적 방법을 이용하여 100나노미터 이내 국소지점에서 정량적으로 온도를 측정할 수 있는 기술 개발

▶ 포논의 mean-free-path 보다 작은 스케일에서 전달된 온도를 측정하고 이를 non-Fourier conduction으로 해석하기 위한 코드 개발.

연구결과
가. 두 파장의 열반사를 이용한 온도 측정
▶ 서로 다른 두 파장의 레이저에 대한 반사율의 비를 취함으로써, 측정 반사율과 계산된 반사율 사이에 불일치의 원인이 되는 기하적인 요소들이 제거되어 국소 온도와 두께를 정확히 결정할 수 있음.

나. 작은 선폭에서의 열반사를 이용한 온도 측정
▶ 높은 농도로 도핑된 실리콘 히터(폭: 900 nm)의 국부 온도와 두께를 두 파장 열반사 측정 방법과 스캐닝 기술을 이용하여 측정함. 실리콘 히터 폭보다 큰 집속된 빔을 가지고 서브마이크론 실리콘 히터의 절대 온도를 정량적으로 측정하였음.

다. AFM (Atomic Force Microscope)에 비접촉 온도 측정 방법 적용한 온도 측정
▶ 기존 AFM 설비에 비접촉 온도 측정 방법을 활용하여, 50 nm의 공간 분해능을 가지는 나노 히터 주변에 온도를 측정함.

라. 나노스케일 히터 주변의 온도장 해석 기법 개발 (non-Fourier conduction)
▶ 나노스케일의 탐침을 이용하여 시편의 온도를 측정하는 상황에서, 탐침의 온도와 시편의 온도 차이를 명확하게 이해하기 위하여 non-Fourier 전도열전달을 해석할 수 있는 볼츠만수송방정식 해석기법을 개발하였음.

연구결과의 활용계획
▶ 과학/기술적 측면
-나노스케일에서 비접촉 광학 온도측정법을 이용한 다양한 나노 구조물 열적 특성 규명.

-온도와 두께를 동시에 측정할 수 있는 장점으로 기판과 액적 사이에 일어나는 물리적 현상을 모니터링.

▶ 경제/산업적 측면
-반도체 내에서 국소가열에 의한 오작동 및 파손을 실험적으로 규명에 활용 가능

▶ 교육적 측면
-나노 열전달과 나노스케일에서 열물성 계측 분야를 선도할 수 있는 연구개발 인력 양성

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The objective of this proposal is to investigate thermal transport in various structures (suspended, free standing) of nanomaterials, such as nanowire, carbon nanotubes, and graphene by probing the temperature distribution using a novel non-contact optical method. Specific resear

Purpose&contents
The objective of this proposal is to investigate thermal transport in various structures (suspended, free standing) of nanomaterials, such as nanowire, carbon nanotubes, and graphene by probing the temperature distribution using a novel non-contact optical method. Specific research objectives are:
· Quantitatively measure temperature at 100-nm lateral scale by employing the non-contact optical thermometry

· Seek out the feasibility in probing transported energy through nanoscale contact(less than mean-free-path) and develop a non-fourier equation solver to model nanoscale energy transport.

Result
A. Two-wavelength thermoreflectance technique
▶ By taking the ratio of the reflectances for two lasers (532 nm, 540 nm) with different wavelengths, the geometrical factor causing the mismatch between experimentally measured and theoretically calculated reflectances can be eliminated, allowing unambiguous determination of local temperature and thickness.

B. Sub-beam size thermoreflectance thermometry
▶ Local temperature and thickness of a heavily doped Si line(width: 900 nm) heater are determined using a two-wavelength thermoreflectance microscopy with the scanning technique. Even with larger focused beams than the width of the Si heater, the absolute temperature of submicron Si heater is obtained quantitatively.

C. AFM applied thermoreflectance measurement technique
▶ With a conventional AFM tool with thermoreflectance technique, 2D temperature variation distribution is obtained as well as local temperature variation of a contact region between a heater and a conventional Si probe, indirectly.

D. Theoretical analysis of non-Fourier conduction in nanostructures
▶ Numerical solver for Boltzmann transport equation is developed to understand thermal resistance between an AFM probe and a specimen.

Expected Contribution
A. Scientific/Technical aspect
▶ Characterization of thermal property of various nanoscale materials using noncontact optical temperature measurement method.

▶ Due to a merit of measuring temperature and thickness, clarify physical phenomena between a substrate and a droplet.

B. Economy/Industry aspect
▶ development of technique for verifying failure of semiconductor devices due to local heating

C. Education aspect
▶ human resources development to lead the field of measuring thermal properties and heat transfer at nanoscale

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 14
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 14
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 8. 연구성과 ... 15
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 16
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 16
• 11. 기타사항 ... 17
• 끝페이지 ... 17