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시분해 광전류 매핑

 

Park Systems : Committed to Support Your Research

파크시스템스는 25년 이상의 역사를 통해 나노계측 솔루션을 추구하는 주요 대학, 저명한 연구 기관 및 업계 리더들로부터 원자현미경 기술의 선두 주자로서 명성을 다져 왔습니다. 파크시스템스는 원자현미경 사용자의 연구 및 응용 분야를 뒷받침하기 위한 헌신의 노력을 통해 시장에서 활동하는 어떠한 기존 원자현미경 제조업체보다도 다양한 모드를 개발하고 있습니다.

감광성 소재 연구의 혁신

파크시스템스는 최고 성능의 전도식 원자현미경 옵션을 기반으로 시분해 광전류 매핑(PCM)이라는 획기적인 기능을 개발했습니다. 이 매핑 모드에서는 원자현미경의 피드백 레이저를 포함하여 불필요한 모든 광원의 간섭을 배제한 채로 시분해 조명에 대한 감광성 소재의 시간 반응을 측정합니다.


- 시분해 광전자 여기에 대한 반응을 관찰하여 광전류 자극을 시간 단위로 분광
- 자동으로 수명에 대한 분광 분석 및 국지적 광전 반응의 위치별 매핑 수행

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그림 1 (a). 시분해 조명에 대한 전형적인 광전류 반응. 시료와 전압이 인가된 캔틸레버 사이의 전류를 조명 전, 조명 중 및 조명 후에 측정

그림 1 (b). 광전류 분광의 각 위치별 매핑. 시료에 정의된 각 격자점에서 시간 단위의 광전류 반응을 측정

 

고급형 전도식 원자현미경과 I/V 분광법

원자현미경은 시료의 다양한 국지적 특성을 나노 규모로 측정할 수 있으며, 특히 바이어스 전압이 인가된 캔틸레버를 시료 표면에 위치시켜 국지적 전도율을 구할 수 있습니다. 캔틸레버와 시료 사이의 전류는 수 pA 정도로 미세할 수 있으므로 pA 단위 이하의 낮은 전류 노이즈가 필요합니다. 파크시스템스의 XE 시리즈는 mA에서 pA 이하 단위의 전류 신호를 검출할 수 있는 최고 성능의 전도식 원자현미경 옵션을 제공합니다. 이를 통해 획기적인 저 노이즈 성능으로 VLSI 접점 플러그의 I/V 곡선에서 pA 단위 이하의 미세한 변화를 감지할 수 있습니다(그림 2).

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그림 2. VLSI 접점의 형상, 전류 이미지 및 IV 곡선

 

PCM 측정 절차

원자현미경의 피드백 레이저를 포함하여 모든 광원을 끈 상태에서 재설정 전압을 인가하여 감광성 시료에서 잔류 전하를 제거합니다[A]. 바이어스 전압 인가한 후[B] 시분해 조명을 가하면서 광전류를 측정합니다[C]. 그런 다음 조명을 끈 후 광전류 감쇠를 측정합니다[D].

 

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그림 3. 시분해 광전류 매핑의 측정 절차

 

형상과 시분해 광전류를 동시에 측정

PCM은 고속 저 노이즈 전류 측정을 통해 여기 수명을 위치별로 매핑하여 감광성 시료 내의 광전 특성의 공간적 변화를 관찰할 수 있습니다.

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그림 4. PCM으로 시료의 여러 지점에서 광전류 반응 측정

 

광전류 분광 전용 자동화 분석

time-resolved-photocurrent-mapping-f5 그림 5. 광전류 분광 데이터로부터 광전류 자극의 수명을 자동으로 분석

 

전용 사용자 인터페이스를 통해 여기 수명을 자동으로 분석 및 계산할 수 있습니다. 그림 5에서는 시료의 특정 위치에서 광전류의 변화를 도식했으며 오른쪽에 광전류 여기의 수명이 표시되어 있습니다.

 

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