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고분해능 전자에너지 손실분광에 의한 표면 분석

전문가 제언: ○ 트라이볼로지는 고체 표면에서의 마찰, 마모, 윤활을 다루고 있는데, 이 윤활기전을 밝히는데 중요한 측정법이 전자에너지 손실분광법(EELS)이다.

– 또한, 음향 양자(포논)의 표면 진동을 향상시키면 초전도성이 향상되어 저온 초전도체 제조에 향상을 가져오고, 나노 반도체나 디스플레이용 초박막 등 극 미세 영역에서 결합구조 변화를 정량화하고, 이산화티타늄 박막 제조에서 극 표면 부근의 전자구조를 규명함으로써 광촉매 특성의 상관관계 규명에도 EELS의 측정은 필수적이다.

○ 본고에서 소개한 바와 같이 일본에서는 EELS 가운데 표면 진동 스펙트럼 측정 전용의 HREELS(고분해능 전자에너지 손실분광법)이 개발되었는데, 최근에는 이를 이용하여 극성을 가지는 산화물과 비극성 산화물로 만든 계면을 측정해서 계면의 원자 배치와 전하 상태 변화를 관찰하여 반도체 연구에도 활용하고 있다.

○ 손실 피크는 흡착원자와 기저원자 간의 진동, 표면 포논 또는 에너지 레벨 사이의 천이에 의해 발생하는데 이 특성을 이용한 것이 손실분광법으로 EELS와 HREELS 등의 측정법이 실용화되고 있으며, 나노 분석기술에서 극 미세 영역의 원자 공간 배치와 원소의 조성, 원자 간의 결합상태를 알기 위해서도 매우 필요한 분석기술이다.

○ 국내 포항공대에서도 HREELS와 포항 방사광 가속기의 광전자 분광 빔 라인을 이용해서 Si(110) 표면에 알칼리 토금속 흡착기전을 밝혀내는 등의 성과를 얻고 있으며, 최근 이러한 분석기법으로 세계 최초로 극 미세 나노선(0.4나노미터)을 개발하는데 도움이 되고 있다.

– 그러나 HREELS의 정확한 측정 운용기술이 중요하므로 전문가의 육성이 뒷받침 된다면, 이미 초 고전압 투과 전자현미경의 개발 성공과 함께 원자 단위의 구조분석과 물성 변화 연구로 나노 소재개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

저자: Jun Yoshinobu
자료유형: 학술정보