전자현미경 내의 전자빔에 의해 발생하는 정전방식 마이크로 구동

Abstract

Recently, research using electron beams of electron microscopes at the micro and nanoscale have been actively studied, including various phenomena which occur due to interactions from the electron beams irradiating the sample. The majority of the research was about chemical reactions such as nanoparticle and nanowire growth, crystalline nucleation generated by electron beams, and occasionally electrical reactions such as transistor driving. However, research on the mechanical reactions due to electron beams have not been conducted. Therefore, in this research, we manufactured a comb drive actuator driven by an electrostatic force from electron beams to observe the mechanical changes which occur from the electron beam. Using this, we were able to observe the vibrations of the moving part of the comb drive actuator when it was irradiated by the electron beam and discovered that the aspects of these movements depend on the area where the electron beam irradiated the sample and the acceleration voltage of the electron beam. This mechanism could provide the theoretical background that mechanical motion can be observed in the interior vacuum of an electron microscope, where observing motion is difficult, and it can be applied as a type of sensor which uses accelerating voltage of the electron beam to measure the voltage on an irradiated sample.|최근 마이크로, 나노 스케일에서 전자현미경의 전자 빔을 활용한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 전자 빔이 시료에 조사됨에 따라 발생하는 상호작용에 의해 다양한 현상들에 대한 연구가 진행되어 왔다. 이러한 연구들의 대부분은 전자 빔에 의해 발생하는 나노 파티클, 나노 와이어의 성장과 결정 핵 생성 등의 화학적 반응과, Transistor 구동 등의 전기적 반응에 대한 연구들이었다. 그러나 전자 빔에 의한 기계적 반응에 대해 다룬 연구는 지금까지 진행된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 전자 빔에 의해 발생하는 Electrostatic force에 의해 구동되는 Comb drive actuator를 제작하여 전자 빔에 의한 기계적 구동을 관측하고자 하였다. 이를 통해 전자 빔에 의해서 Comb drive actuator의 Moving part의 진동을 관측할 수 있었고 이러한 움직임들은 전자 빔이 시료에 조사되는 영역과 전자 빔의 가속전압에 따라 양상의 변화가 관측된다는 것을 알 수 있었다. 이러한 메커니즘을 통해 움직임 관측이 어려운 진공 상태인 전자현미경 내에서 기계적 움직임을 관측할 수 있다는 이론적 배경을 제공하고 전자 빔의 가속전압을 이용하여 시료에 인가되는 전압을 알 수 있는 일종의 전압 센서의 역할을 수행할 수 있을 것으로 사료된다.