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팁을 가지는 캔틸레버,상기 팁이 재료의 표면으로부터 소정 거리만큼 떨어진 상태에서 상기 재료를 스캔하는 동안, 상기 캔틸레버에 입사하는 광 빔을 제공하고 상기 광 빔이 상기 캔틸레버에서 반사하는 반사 빔을 감지하여 편향 신호를 검출하는 검출기, 그리고상기 재료를 스캔하는 동안 직류 전압과 교류 파형의 전압을 상기 캔틸래버에 인가하며, 상기 편향 신호의 진폭과 위상에 기초해서 상기 재료를 영상화하는 제어 시스템을 포함하는 전위 구배 현미경
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제1항에서,상기 재료를 스캔하는 모드는 AM-KPFM(amplitude modulation Kelvin probe force microscopy)의 냅 모드에 해당하는, 전위 구배 현미경
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제2항에서,상기 냅 모드의 스캔 전에, 상기 제어 시스템은 상기 재표의 표면을 태핑하지 않는 범위에서 진동하는 스캔을 통해 상기 재료의 표면을 형상화하는, 전위 구배 현미경
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제1항에서,상기 제어 시스템은, 상기 편향 신호의 진폭의 피드백에 따라 상기 진류 전압과 상기 편향 신호의 진폭의 차이를 최소화하도록 제어하는 피드백 제어기를 포함하는, 전위 구배 현미경
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제4항에서,상기 피드백 제어기는 비례-적분-미분(proportional-integral-differential, PID) 제어기 또는 비례-적분(proportional-integral, PI) 제어기를 포함하며,상기 제어 시스템은 상기 피드백 제어기의 비례 이득을 제1 임계 값보다 낮게, 상기 피드백 제어기의 적분 이득을 제2 임계 값보다 낮게 설정하는전위 구배 현미경
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제5항에서,상기 제1 임계 값은 20인, 전위 구배 현미경
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제5항에서,상기 제2 임계 값은 20인, 전위 구배 현미경
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제1항에서,상기 제어 시스템은 스캔 방향에 따라 상기 편향 신호의 진폭과 위상에 기초해서 상기 재료를 영상화하는, 전위 구배 현미경
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제8항에서,상기 스캔 방향은 제1 스캔 방향과 상기 제1 스캔 방향과 90도의 차이를 가지는 제2 스캔 방향을 포함하는, 전위 구배 현미경
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제1항에서,상기 교류 파형은 사인 파형인, 전위 구배 현미경
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제1항에서,상기 캔틸레버는 전도성 물질이 도포되어 있는, 전위 구배 현미경
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제11항에서,상기 전도성 물질은 백금(Pt), 이리듐(Ir), 크롬(Cr) 또는 전도성 다이아몬드(conductive diamond) 중 적어도 하나로 이루어지는, 전위 구배 현미경
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제1항에서,상기 재료는 강유전체(ferroelectrics), 산화물 반도체(oxide semiconductors), 금속(metals), 이종 물질(composites) 또는 블록 공중합체(block copolymers) 중 적어도 하나로 이루어지는, 전위 구배 현미경
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팁을 가지는 캔틸레버를 포함하는 전위 구배 현미경의 구동 방법으로서,상기 팁이 재료의 표면으로부터 소정 거리만큼 떨어진 상태에서 상기 재료를 스캔하는 단계,상기 재료를 스캔하는 동안, 직류 전압과 교류 파형의 전압을 상기 캔틸래버에 인가하는 단계,상기 재료를 스캔하는 동안, 상기 캔틸레버에 입사하는 광 빔을 제공하는 단계,상기 광 빔이 상기 캔틸레버에서 반사하는 반사 빔을 감지하여 편향 신호를 검출하는 단계, 그리고상기 편향 신호의 진폭과 위상에 기초해서 상기 재료를 영상화하는 단계를 포함하는 구동 방법
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제14항에서,상기 편향 신호의 진폭의 피드백에 따라 상기 진류 전압과 상기 편향 신호의 진폭의 차이를 최소화하도록 피드백 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 구동 방법
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제15항에서,상기 피드백 제어를 수행하는 단계는 비례-적분-미분(proportional-integral-differential, PID) 제어기 또는 비례-적분(proportional-integral, PI) 제어기를 이용해서 상기 피드백 제어를 수행하는 단계를 포함하며,상기 피드백 제어에 사용되는 비례 이득이 제1 임계 값보다 낮고, 상기 피드백 제어에 사용되는 적분 이득이 제2 임계 값보다 낮은구동 방법
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제14항에서, 상기 재료를 영상화하는 단계는 스캔 방향에 따라 상기 편향 신호의 진폭과 위상에 기초해서 상기 재료를 영상화하는 단계를 포함하는, 구동 방법
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제17항에서,상기 스캔 방향은 제1 스캔 방향과 상기 제1 스캔 방향과 90도의 차이를 가지는 제2 스캔 방향을 포함하는, 구동 방법
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