초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 콜로이드 탐침 적용한 마찰력현미경 기술, 고강성 텅스텐 탐침 개발 및 적용을 통해 나노박막 소재의 트라이볼로지 측정 기술을 확립하고 탐침증강라만분광법을 위한 금 탐침 제작기술을 확보하고자 한다. 주된 연구내용은 다음과 같다.
○ 콜로이드 탐침 FFM 이용한 나노박막 마찰∙마멸 시험평가 기술 확립
반경 10~2 μm인 콜로이드 볼이 부착된 프로브를 제조하여 그래핀 나노박막에 대한 마찰력현미경시험을 실시하고 결과를 통해 확인된 시험조건, 시험절차와 마멸면 평가 방법을 보완하고 체계화하

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 콜로이드 탐침 적용한 마찰력현미경 기술, 고강성 텅스텐 탐침 개발 및 적용을 통해 나노박막 소재의 트라이볼로지 측정 기술을 확립하고 탐침증강라만분광법을 위한 금 탐침 제작기술을 확보하고자 한다. 주된 연구내용은 다음과 같다.
○ 콜로이드 탐침 FFM 이용한 나노박막 마찰∙마멸 시험평가 기술 확립
반경 10~2 μm인 콜로이드 볼이 부착된 프로브를 제조하여 그래핀 나노박막에 대한 마찰력현미경시험을 실시하고 결과를 통해 확인된 시험조건, 시험절차와 마멸면 평가 방법을 보완하고 체계화하여 다른 연구자들이 사용할 수 있는 표준화된, 콜로이드 탐침 FFM을 이용한 마찰∙마멸 시험평가 기술을 확립한다.
○ FFM을 이용한 나노박막 밀착특성 평가 위한 나노스크래치 측정기술 기반 구축
탐침을 통해 나노박막에 하중을 부가하고 증가시키며 그래핀 초박막의 밀착특성을 평가하고 이외에도 다양한 초박막의 밀착특성을 평가하여 표준화를 위한 나노스크래취 측정 절차를 개발한다.
○ 고강성 텅스텐 나노탐침과 금 나노탐침 제조 기술 확립
전기화학적 에칭법을 이용하여 매우 높은 강성을 가지고 선단반경이 50 nm 이하인 있는 AFM용 고강성 나노탐침 제조 공정을 확립하고 TERS를 위해 팁 선단반경이 50 nm 이하인 금 나노탐침 제조 공정을 확립한다.
○ 나노박막의 물성에 따른 최적 스크래치 시험 평가 기술 확립
나노박막/나노복합필름의 경도 등 물성에 따른 최적 밀착력 평가 방법을 구하기 위해 그래핀, 단층 MoS2, 원자층 증착(ALD) 기술로 제조된 나노박막 등을 대상으로 스크래치 시험을 나노, 마이크로, 매크로 스케일에서 실시해 스케일 영향을 규명하고 최적의 스크래치 시험평가 기술을 확립한다.

□ 연구결과
○ 고강성(200 N/m 이상의 spring constant)의 텅스템 탐침 제조공정 및 기술 확립
○ TERS용 금 나노탐침 제조공정 및 기술 확립
○ AFM을 이용한 나노박막 밀착특성 평가 위한 나노스크래치 측정기술 기반 구축
○ 마찰력현미경용 콜로이드 탐침의 강성 측정기술 개발

□ 연구결과의 활용계획
○ 초박막, 나노복합박막과 나노소재의 트라이볼로지 및 기계적 물성측정 기술이 확립이 되므로 주요 IT 기업에서 개발 중인 나노 소재/부품의 실용화를 위한 사전 단계에서 개발비용, 시간을 절감시키는 효과가 있을 것임.
○ 나노 소재 기계적 물성 평가에 대한 측정기법을 보강하여 나노 소재/부품의 신뢰성 평가를 위한 핵심기술로 연장. 이는 국내 신기술 획득 소요기간을 단축하여 대외경쟁력을 높힐 것임.
○ 초정밀, 정보화 시대에 사용되는 소재분야에서 새로운 박막의 적용은 기존 기술의 한계를 극복하고, 선도적인 기술 입지를 구축할 수 있는 돌파구이며 이와 관련된 나노 소재의 기계적 물성, 트라이볼로지 특성과 접합력 분석 및 평가 기술은 소재 및 IT 산업기반의 핵심기술로 자리매김 함.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
We aimed to develop tribological and adhesion characterization methods for ultrathin nanofilms and to deliver optimized solution for nano-scale films. This study mainly addressed to following contents.
○ Establishment of FFM technology employing collidal probes to evaluate

□ Purpose& contents
We aimed to develop tribological and adhesion characterization methods for ultrathin nanofilms and to deliver optimized solution for nano-scale films. This study mainly addressed to following contents.
○ Establishment of FFM technology employing collidal probes to evaluate tribological properties of nanofilms
○ Establishment of nanoscratch technology employing nanoscale indenters to evaluate adhesion strength of nanofilms
○ Fabrication of tungsten probe for hard tapping operation in atomic force microscopy
We propose a method of producing a tungsten probe with high stiffness for atomic force microscopy (AFM) in order to acquire enhanced phase contrast images and efficiently perform lithography. A tungsten probe with a tip radius between 20 nm and 50 nm was fabricated using electrochemical etching optimized by applying pulse waves at different voltages.
○ Establishment of scratch technology employing moicroscale indenters to evaluate adhesion strength of nanofilms

□ Result
○ Developed a method of producing a tungsten probe with high stiffness for atomic force microscopy (AFM) in order to acquire enhanced phase contrast images and efficiently perform lithography.
○ Proposed a method of directly calibrating the effective spring constant of a colloidal probe’s cantilever by the reference cantilever method.
○ Developed a method and device for fabricating Au tips for TERS by electrochemical etching.
○ Established a nano-/micro-scratch testing method to measure adhesion strength of nano-/micro-films

□ Expected Contribution
○ The development of this electrochemical etching system is expected to contribute to the efficient fabrication of a nanometer-scale tip for TERS by reducing the material loss and enhancing the yield rate.
○ The precise measurement of the effective spring constant of a colloidal probe’s cantilever is very important for the accurate application of a desired contact load to a sample surface since the contact load is determined by multiplying the effective spring constant of the cantilever and its deflection.
○ The enhanced hard tapping of the tungsten probe can contribute to obtaining improved phase contrast images of surfaces due to different local elastic properties at the nanometer scale and conducting AFM lithography in dynamic mode.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 73
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 74
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 75
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 75
• 8. 참고문헌 ... 75
• 9. 연구성과 ... 79
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 79
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 79
• 12. 기타사항 ... 80
• 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 81
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 97
• 끝페이지 ... 106