KR101244383B1 - System for measurement of friction domain using friction force mapping in afm - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초기측정지점으로부터 최종측정지점까지의 회전각이 180° 이상 되도록 그래핀 시료를 시계방향으로 회전시키면서 측정하되, 상기 그래핀 시료를 회전시키는 동안 최소 5회 이상 동일한 그래핀 시료를 수회 측정함으로써, 얻어지는 마찰력 맵핑 이미지의 명암차이가 상기 AFM 팁 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향과의 관계가 있음을 분석하고 이를 통해 그래핀의 주름방향을 알아내는 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 측정부가 마찰력 모드(Friction Mode)로 설정된 AFM 현미경으로 그래핀 시료를 측정하는 과정; 출력부가 마찰력 맵핑 이미지를 출력하되, 콘트라스트(contrast) 범위를 그래핀 시료 주변으로 맞추도록 최소범위로 조정하는 과정; 상기 출력부가 상기 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프를 출력하는 과정; 상기 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여 상기 AFM 팁 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석하는 과정; 및 판단부가 분석한 정보를 이용하되, 상기 마찰력 맵핑 이미지를 통해, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 이용하여, 그래핀의 주름방향을 판단하는 과정; 을 포함한다.The present invention is measured while rotating the graphene sample clockwise so that the rotation angle from the initial measurement point to the final measurement point is more than 180 °, while measuring the same graphene sample several times at least five times while rotating the graphene sample. Thus, the graphene domain measurement system using the AFM friction force mapping to analyze the relationship between the contrast difference of the friction force mapping image obtained is the relationship between the direction of the AFM tip and the wrinkle direction of the graphene, and to determine the wrinkle direction of graphene through this. And to a method thereof.
The present invention for achieving this object, the measurement unit measuring the graphene sample with an AFM microscope set to the friction mode (Friction Mode); Outputting the friction force mapping image, but adjusting the contrast to a minimum range so as to adjust the contrast range around the graphene sample; Outputting, by the output unit, a friction force profile graph for a specific part of the friction force mapping image that is laterally cut; Analyzing a relationship between the advancing direction of the AFM tip and the corrugation direction of the graphene using the friction force profile graph; And determining information on the wrinkle direction of graphene using information analyzed by the determination unit, using contrast differences between respective domains through the friction force mapping image. .
Description
본 발명은 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 AFM 현미경의 팁(tip)이 그래핀의 표면에 접촉하여 수평방향으로 힘을 가했을 때 나타나는 마찰력의 결과를 통해 그래핀의 주름방향을 판단 및 결정하는 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a graphene domain measurement system using AFM friction force mapping and a method thereof, and more particularly, to a result of friction force generated when a tip of an AFM microscope contacts a surface of graphene and exerts a force in a horizontal direction. It relates to a graphene domain measurement system and method using AFM friction force mapping to determine and determine the wrinkle direction of graphene through.
2004년 테이프를 이용하여 흑연에서 원자 한 층으로 이루어진 그래핀을 분리해 내는데 성공한 이후로, 그래핀을 소자에 응용하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 이렇게 분리된 그래핀에서는 전자 이동속도가 빠를 뿐만 아니라 구리보다도 100배 이상 전기가 잘 통한다. 뿐만 아니라 강도가 높아 휘거나 비틀어도 부서지지 않는 성질을 가지고 있다. 이러한 전기적, 구조적 특성들로 인해 플렉서블 전자기기 및 투명전극을 대체할 수 있는 '꿈의 신소재'로 불리고 있다.Since the success of separating the graphene consisting of a single layer of atoms from graphite in 2004 using tape, researches for applying graphene to devices have been actively conducted. In this separated graphene, the electron transfer speed is not only fast but also 100 times more electricity than copper. In addition, it has a high strength and does not break even when bent or twisted. Due to these electrical and structural characteristics, it is called 'new material of dream' that can replace flexible electronic devices and transparent electrodes.
그래핀의 우수한 물성은 완벽한 2차원의 hexagonal symmetry에서 기인하지만, 실제로 제조된 그래핀 박막의 경우 완벽한 hexagonal symmetry를 가지고 있는 것이 아니라, 다양한 구조적 결함들을 가지고 있어 이상적인 특성을 얻지 못하고 있는 문제점이 있었다. 즉, 그래핀의 구조적 결함은 그래핀의 완벽한 대칭성을 깨트리게 되고, 이것이 상술한 그래핀의 우수한 물성을 구현할 수 없게 만드는 문제가 있었다.The excellent physical properties of graphene are due to the perfect two-dimensional hexagonal symmetry, but the graphene thin film actually manufactured does not have perfect hexagonal symmetry, but has various structural defects and thus does not obtain ideal characteristics. That is, the structural defects of graphene break the perfect symmetry of graphene, and this causes a problem that it is impossible to implement the excellent physical properties of the above-described graphene.
일반적으로 안정된 구조 위에 성장시켜 소자가 될 때까지 그 상태가 유지되는 다른 소재들과 달리, 그래핀은 원하는 지점이나 다른 소재 위에 위치시키기 위해 박리법을 사용하거나 트랜스퍼 공정을 거치게 되어 있기 때문에 그래핀 면의 수평방향으로 가해진 복잡한 압력들이 최종적으로 증착이 된 후에도 남아있게 된다. 이러한 압력들이 결국 그래핀의 구조적인 결함을 만들게 되고, 탄소의 완벽한 hexagonal symmetry를 깨뜨려 그래핀의 이상적인 전기적 특성을 저해하게 되는 것이다.Unlike other materials, which typically grow on a stable structure and remain intact until they are devices, graphene faces are either exfoliated or transferred to place them on desired or different materials. The complex pressures applied in the horizontal direction will remain after the final deposition. These pressures eventually lead to structural defects in graphene and break the perfect hexagonal symmetry of carbon, impairing the graphene's ideal electrical properties.
종래에 사용하는 광학현미경, 라만분광법과 같은 측정방법으로는 이러한 구조적 결함들을 발견할 수 없었기 때문에 문제가 있었다.There was a problem because such structural defects could not be found by conventional measuring methods such as optical microscope and Raman spectroscopy.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 초기측정지점으로부터 최종측정지점까지의 회전각이 최소 180° 이상 되도록 그래핀 시료를 일정 각도로 나누어 회전시키면서 측정하되, 얻어지는 마찰력 맵핑 이미지의 명암차이가 상기 AFM 팁 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향과의 관계가 있음을 분석하는 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다. The present invention has been made in view of the above problems, and while measuring the graphene sample by rotating at a predetermined angle so that the rotation angle from the initial measurement point to the final measurement point is at least 180 °, the contrast of the friction force mapping image obtained The present invention provides a graphene domain measurement system and method using AFM friction force mapping to analyze the difference between the AFM tip travel direction and the graphene wrinkle direction.
그리고, AFM 팁이 그래핀의 표면에 접촉하여 수평방향으로 힘을 가했을 때 나타나는 마찰력의 결과를 통해 그래핀의 주름방향을 알아내는 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다. In addition, the present invention provides a graphene domain measurement system and method using AFM friction force mapping to find the wrinkle direction of graphene through the frictional force generated when the AFM tip contacts the surface of graphene and applies a force in the horizontal direction. .
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 측정부가 마찰력 모드(Friction Mode)로 설정된 AFM 현미경으로 그래핀 시료를 측정하는 과정; 출력부가 마찰력 맵핑 이미지를 출력하되, 콘트라스트(contrast) 범위를 그래핀 시료 주변으로 맞추도록 최소범위로 조정하는 과정; 상기 출력부가 상기 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프를 출력하는 과정; 상기 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여 상기 AFM 팁 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석하는 과정; 및 판단부가 분석한 정보를 이용하되, 상기 마찰력 맵핑 이미지를 통해, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 이용하여, 그래핀의 주름방향을 판단하는 과정; 을 포함한다.The present invention for achieving the technical problem, the measurement unit measuring the graphene sample with an AFM microscope set to the friction mode (Friction Mode); Outputting the friction force mapping image, but adjusting the contrast to a minimum range so as to adjust the contrast range around the graphene sample; Outputting, by the output unit, a friction force profile graph for a specific part of the friction force mapping image that is laterally cut; Analyzing a relationship between the advancing direction of the AFM tip and the corrugation direction of the graphene using the friction force profile graph; And determining information on the wrinkle direction of graphene using information analyzed by the determination unit, using contrast differences between respective domains through the friction force mapping image. .
상기와 같은 본 발명에 따르면, AFM 현미경의 팁(tip)이 그래핀의 표면에 접촉하여 수평방향으로 힘을 가했을 때 나타나는 마찰력의 결과를 통해 그래핀의 주름방향을 파악하여, 고품질의 그래핀 막을 개발함에 있어, 그래핀 시료의 구조적 결함을 검출할 수 있다. According to the present invention as described above, the tip of the AFM microscope contacts the surface of the graphene to grasp the wrinkle direction of the graphene through the result of the frictional force that appears when the force is applied in the horizontal direction, to obtain a high-quality graphene film In development, it is possible to detect structural defects in graphene samples.
또한, 마찰력이 접촉부의 진행 방향에 따라 변하는 현상을 가진 주름진 그래핀 소자의 상태를 이용하면, 마이크로 소자의 접촉부에 180° 주기로 마찰력이 바뀌는 윤활제로도 사용할 수 있다.In addition, by using the state of the corrugated graphene device having a phenomenon that the frictional force is changed according to the direction of travel of the contact portion, it can be used as a lubricant in which the frictional force is changed at 180 ° periods in the contact portion of the microelement.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템의 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 AFM 현미경을 통해 측정한 마찰력 맵핑 이미지로서, 도 2a 는 높이측정 모드(Topography Mode)로 측정한 이미지, 도 2b 는 마찰력 모드(Friction Mode)로 측정한 이미지.
도 3 은 AFM 현미경을 통해 출력한 이미지로서, 도 3a 는 본 발명의 일실시예 따른 마찰력 모드(Friction Mode)를 이용하여 출력한 마찰력 맵핑 이미지, 도 3b 는 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따라 그래핀을 회전시키는 동안 변화하는 마찰력 비율을 플로팅(plotting) 하여 얻은 연속적 그래프.
도 5a 는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀의 주름방향과 AFM 팁 진행방향 간의 개략도, 도 5b 는 AFM 팁이 그래핀의 주름방향과 수직방향으로 이동하는 도면, 도 5c 는 AFM 팁이 그래핀의 주름방향과 일치하는 방향으로 이동하는 도면.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀의 주름방향과 마찰력과의 관계를 나타내는 도시도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정방법에 따른 흐름도.1 is a block diagram of a graphene domain measurement system using AFM friction force mapping according to an embodiment of the present invention.
2 is a friction force mapping image measured by an AFM microscope according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is an image measured in the height measurement mode (Topography Mode), Figure 2b is an image measured in the friction mode (Friction Mode) .
3 is an image output through an AFM microscope, Figure 3a is a friction force mapping image output using the friction mode (Friction Mode) according to an embodiment of the present invention, Figure 3b is a specific portion of the friction force mapping image horizontally cut Graph of frictional force profile.
FIG. 4 is a continuous graph obtained by plotting a varying friction force ratio while rotating graphene in accordance with one embodiment of the present invention. FIG.
5A is a schematic diagram between the corrugation direction of the graphene and the AFM tip advancing direction according to an embodiment of the present invention, FIG. 5B is a view in which the AFM tip moves perpendicularly to the corrugation direction of the graphene, and FIG. 5C is an AFM tip. Drawing to move in the direction coinciding with the corrugation direction of the pin.
6 is a view showing a relationship between the wrinkle direction and the frictional force of the graphene according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart according to the graphene domain measurement method using AFM friction force mapping according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 도 1 내지 도 7 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
The present invention relates to a graphene domain measurement system using AFM friction force mapping and a method thereof, which will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템의 구성도이다. 통상적인 AFM 현미경을 사용하며, AFM 팁(11)과 그래핀 시료(12) 및 기타 장치가 포함되어 있다. 1 is a block diagram of a graphene domain measurement system using AFM friction force mapping according to an embodiment of the present invention. A conventional AFM microscope is used, and an AFM tip 11, a graphene sample 12, and other devices are included.
본 발명의 시스템은 측정부(100), 출력부(200), 분석부(300), 판단부(400)를 포함한다.
The system of the present invention includes a measuring unit 100, an output unit 200, an analysis unit 300, the determination unit 400.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 AFM 현미경을 통해 측정한 마찰력 맵핑 이미지이다. 도 2a 는 높이측정 모드(Topography Mode)로 측정한 이미지이며, 도 2b 는 마찰력 모드(Friction Mode)로 측정한 이미지이다.
2 is a friction force mapping image measured by an AFM microscope according to an embodiment of the present invention. 2A is an image measured in a height measurement mode (Topography Mode), and FIG. 2B is an image measured in a friction mode (Friction Mode).
측정부(100)는 박리된 그래핀 시료(12)를 측정하는 것으로, 측정부는 AFM 현미경으로 구성되어 있으며, 높이측정 모드(Topography Mode)와 마찰력 모드(Friction Mode)로 설정하여 측정할 수 있다.The measuring unit 100 measures the exfoliated graphene sample 12, and the measuring unit is configured by an AFM microscope, and can be measured by setting it to a height measurement mode and a friction mode.
높이측정 모드(Topography Mode)는 그래핀 측정 시 높이 정보를 알 수 있는 이미지를 측정할 수 있는 모드이고, 마찰력 모드(Friction Mode)는 그래핀 측정시 각 그래핀의 마찰력 정보를 알 수 있는 이미지를 측정 할 수 있는 모드이다. 도 2a 가 높이측정 모드(Topography Mode)로 측정한 것인데, 기판인 SiO2 와 그래핀의 높이가 구별되는 것을 보여준다. 도 2b 는 마찰력 모드(Friction Mode)로 측정한 것으로서, AFM 팁(11)과의 마찰력의 차이를 이미지 명암의 차이로 보여준다. 특이한 점으로는, 성질이 다른 SiO2와 그래핀에서 마찰력이 다르게 나타나는 현상 이외에, 동일한 성질을 가지는 그래핀 내에서 높이측정 모드에서는 보이지 않지만 마찰력으로만 차이가 보이는 도메인이 존재하는 것을 확인할 수 있다는 것이다. Topography mode is a mode that can measure the image that can know the height information when measuring graphene, Friction mode (Friction Mode) is an image that can know the friction force information of each graphene when measuring graphene This mode can be measured. Figure 2a is measured by the height measurement mode (Topography Mode), it shows that the height of the substrate SiO 2 and graphene is distinguished. Figure 2b is measured in the friction mode (Friction Mode), it shows the difference in friction with the AFM tip 11 as the difference in image contrast. In particular, in addition to the phenomenon that frictional force is different in SiO 2 and graphene having different properties, it can be seen that there are domains in the graphene having the same property that are not visible in the height measurement mode but differ only in frictional force. .
AFM 현미경을 이용하여 그래핀의 높이측정 모드(Topography Mode)와 마찰력 모드(Friction Mode)로 측정하는 방법은 통상적인 방법으로, 상세히 설명하지 않는다. 다만, 본 발명은 단순히 그래핀을 측정하는 것이 아니라, 그래핀의 주름방향을 판단하기 위한 것인바, 측정하는 방법에 있어서, AFM 현미경의 마찰력 모드(Friction Mode)를 사용하는데, 초기측정지점으로부터 최종측정지점까지의 회전각이 최소 180° 이상 되도록 그래핀 시료(12)를 회전시키면서 측정하되, 그래핀 시료(12)의 회전을 제외한 진행 속도나 팁이 시료를 누르는 힘과 같은 나머지 조건들은 유지하면서 측정을 한다. 이때, 상기 그래핀 시료(12)를 일정 각도로 최소 5회 이상 나누어 회전시켜 측정하되(5개 회전각의 예: 0°, 45°, 90°, 135°, 180°), 최종측정지점까지의 회전각이 최초측정지점을 기준으로 했을 때 최소 180°이상 회전되어야 한다. 이는 후술하겠으나, 0°부터 180°에 대하여 그래핀과 AFM 팁(11) 사이에 관한 마찰력의 주기성을 분석하기 위함이다.
The method of measuring the graphene height measurement mode (Topography Mode) and friction mode (Friction Mode) using an AFM microscope is a conventional method, and will not be described in detail. However, the present invention is not merely to measure the graphene, but to determine the wrinkle direction of the graphene, in the method of measuring, using the friction mode of the AFM microscope (Friction Mode) from the initial measurement point Measure while rotating the graphene sample 12 so that the rotation angle to the measurement point is at least 180 °, while maintaining the remaining conditions such as the speed of the graphene sample 12 rotation or the force of the tip pressing the sample. Make a measurement. At this time, the graphene sample 12 is measured by dividing the sample 12 at least five times at a predetermined angle and rotating (examples of five rotation angles: 0 °, 45 °, 90 °, 135 °, 180 °), to the final measurement point. When the angle of rotation of is based on the initial measurement point, it should be rotated at least 180 °. This will be described later, but to analyze the periodicity of the friction force between the graphene and the AFM tip 11 for 0 to 180 °.
도 3 은 AFM 현미경을 통해 출력한 이미지로서, 도 3a 는 본 발명의 일실시예 따른 마찰력 모드(Friction Mode)를 이용하여 출력한 마찰력 맵핑 이미지이고, 도 3b는 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프이다.3 is an image output through the AFM microscope, Figure 3a is a friction force mapping image output using the friction mode (Friction Mode) according to an embodiment of the present invention, Figure 3b is a specific portion of the friction force mapping image cut horizontally A friction force profile graph for.
출력부(200)는 상기 마찰력 모드(Friction Mode)를 이용하여 상기 그래핀 시료(12)의 마찰력 맵핑 이미지를 출력하고, 사용자의 입력신호를 받아 상기 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프를 출력한다.The output unit 200 outputs a frictional force mapping image of the graphene sample 12 using the frictional force mode, and receives frictional force on a specific part of the frictional force mapping image that is horizontally cut in response to a user input signal. Print the profile graph.
이 때, 출력부(200)는 콘트라스트(contrast) 범위를 그래핀 시료(12) 주변으로 맞추도록 최소범위로 조정하여, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 표시한 마찰력 맵핑 이미지를 출력한다. 통상의 콘트라스트(contrast) 범위를 이용하는 경우, 기판인 SiO2 와 그래핀 간의 차이만 알 수 있을 뿐, 그래핀 자체의 도메인 간에 명암차이까지 표시하기 어렵기 때문이다.At this time, the output unit 200 adjusts the contrast range to the minimum range so as to fit around the graphene sample 12, and outputs a friction force mapping image showing contrast differences between the respective domains. If the conventional contrast range is used, only the difference between the substrate SiO 2 and graphene can be known, and it is difficult to display the contrast difference between the domains of graphene itself.
도 3a 는 그래핀 시료(12)의 마찰력 정보에 관한 마찰력 맵핑 이미지로서, 상술한 바와 같이 그래핀 시료(12)를 0° 내지 180° 사이에서 일정 각도로 최소 5회 이상 나누어 회전시킴으로써, 동일한 그래핀 시료(12)를 측정하면서 출력되는 이미지이다.3A is a friction force mapping image of the friction force information of the graphene sample 12. As described above, the graphene sample 12 is rotated by dividing the graphene sample 12 at least five times at an angle between 0 ° and 180 °. It is an image output while measuring the pin sample 12.
출력되는 이미지를 보면 알 수 있듯이, 보통 박리된 그래핀 시료(12)의 경우, 명암을 달리하는 몇 가지 도메인으로 구분되어 있음이 명확히 알 수 있다. 설명의 편의상 각각의 도메인을 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ로 표현하나, 이는 본 발명의 일실시예에 불과하여 반드시 3개의 도메인을 가지는 것도 아니며, 1개 이상의 도메인을 가질 수 있다. 다만, 복수개의 도메인이 측정되더라도 본 발명의 분석 및 판단방법은 동일하다.
As can be seen from the output image, it can be clearly seen that the separated graphene sample 12 is divided into several domains having different contrasts. For convenience of description, each domain is represented by I, II, and III. However, this is merely an embodiment of the present invention and does not necessarily have three domains, but may have one or more domains. However, even if a plurality of domains are measured, the analysis and determination method of the present invention is the same.
도 3b 는 도 3a 의 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프로서, 출력부(200)는 도 3a 의 점선부분에 대한 마찰력 신호를 읽어 이를 그래프로 출력한다. AFM 팁(11)이 그래핀 시료(12)를 측정하기 위해 앞/뒤로 움직이는데, 이때 그 마찰력의 차이를 Y축으로 하여 그 관계를 그래프화 시킬 수 있다. 도 3b 의 그래프를 보면 알 수 있듯이 명암을 달리하는 도메인 경계에서 마찰력 신호 역시 큰 차이로 변화하고 있음을 알 수 있다.
3B is a friction force profile graph for a specific portion of the friction force mapping image of FIG. 3A which is horizontally cut, and the output unit 200 reads a frictional force signal for the dotted line portion of FIG. 3A and outputs it as a graph. The AFM tip 11 moves back and forth to measure the graphene sample 12. At this time, the relationship between the frictional force and the Y-axis can be graphed. As can be seen from the graph of FIG. 3B, it can be seen that the frictional force signal is also changed at a large difference at domain boundaries having different contrasts.
분석부(300)는 도 3b 의 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여 AFM 팁(11)의 진행방향과 그래핀의 주름방향의 관계를 분석한다.The analysis unit 300 analyzes the relationship between the advancing direction of the AFM tip 11 and the wrinkle direction of graphene using the friction force profile graph of FIG. 3B.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따라 그래핀을 회전하는 동안 변화하는 마찰력 비율을 플로팅(plotting) 하여 얻은 연속적 그래프이다.4 is a continuous graph obtained by plotting the proportion of frictional force that changes during the rotation of the graphene according to one embodiment of the invention.
분석부(300)는 먼저 상기 출력부(200)에서 출력한 도 3b 의 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여, 회전에 따라 변하지 않는 기판(SiO2)의 마찰력 신호를 기준으로 각각의 도메인의 마찰력 신호와의 비율을 산출한다. X축을 상기 그래핀의 회전각도로 하고, 산출된 마찰력의 비율을 Y축으로 하여, 해당되는 지점에 각각 플로팅(plotting)함으로써, 비연속적 그래프를 산출할 수 있는데, 이를 잘 조절하여 플로팅한 점을 연결하면 도 4와 같은 180° 주기를 갖는 sine 형 연속 그래프를 얻을 수 있다.The analysis unit 300 first uses the friction force profile graph of FIG. 3B output from the output unit 200 to compare with the friction force signal of each domain based on the friction force signal of the substrate SiO 2 that does not change with rotation. Calculate the ratio. By plotting the X-axis as the rotation angle of the graphene and plotting the ratio of the calculated frictional force as the Y-axis and plotting each point, a discontinuous graph can be calculated. When connected, a sine type continuous graph having a 180 ° period as shown in FIG. 4 can be obtained.
도 4 의 그래프를 보면 알 수 있듯이, 각각의 도메인마다 약 180° 주기를 가지고 마찰력의 비율이 변화함을 알 수 있다. 이는 도 2a 의 AFM 마찰력 맵핑 이미지에 있어서, 도메인간의 명암차이는 즉, 도메인 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 간의 명암차이는 그래핀의 구조인 6각형(hexagonal)에 기인한 특성이 아니라, AFM 팁(11)의 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계에 기인한 것임을 보여주는 실험으로 분석 할 수 있다.As can be seen from the graph of Figure 4, it can be seen that the ratio of the frictional force has a period of about 180 ° in each domain. In the AFM friction force mapping image of FIG. 2A, the contrast difference between domains, that is, the contrast difference between domains I, II, and III, is not a characteristic due to hexagonal, which is a structure of graphene, but an AFM tip 11. It can be analyzed by the experiment showing that it is due to the relationship between the advancing direction and the wrinkle direction of the graphene.
좀 더 구체적으로, 그래핀의 구조인 6각형(hexagonal)에 기인하는 경우라면 60°의 주기로 마찰력이 변화해야 하는 것이지만, 이와 달리 실험상 180°의 주기로 변화하기 때문에, 이는 남북 내지 좌우로 주름져 있는 그래핀의 주름방향과 관계가 있음을 분석해 낼 수 있는 것이다.More specifically, if it is due to the hexagonal (hexagonal) structure of the graphene, the friction force should be changed at a period of 60 °, but because it is experimentally changed to a period of 180 °, it is wrinkled from north to south It can be related to the wrinkle direction of graphene.
그래핀의 주름방향에 따라 AFM 팁(11)이 진행할 때 마찰력이 달라지기 때문에, AFM의 마찰력 모드(Friction Mode)에서 측정되는 신호 역시 그 주름방향에 따라 각각 달라지므로, 같은 주름방향을 가지고 있는 도메인은 같은 신호로 출력되고, 다른 주름방향을 가진 도메인 경계에서는 다른 이미지가 출력되는 원리를 이용하고 있다.Since the frictional force changes when the AFM tip 11 proceeds according to the wrinkle direction of the graphene, the signals measured in the friction mode of the AFM also vary according to the wrinkle direction, so that the domains have the same wrinkle direction. Is output as the same signal, and different images are output at domain boundaries with different wrinkle directions.
도 5a 는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀의 주름방향과 AFM 팁(11) 진행방향 간의 개략도이다. 도 5a에서 보면, 그래핀 시료(12)의 점선방향을 그래핀의 주름방향이라고 정의한다. 이때 AFM 팁(11)이 a 방향으로 움직일 때는 그래핀의 주름방향과 수직으로 이동하여 측정하는 것이고 반면, AFM 팁(11)이 b 방향으로 움직일 때는 그래핀의 주름방향과 일치하는 방향으로 이동하여 측정하게 된다. 5A is a schematic diagram between the corrugation direction of graphene and the advancing direction of the AFM tip 11 in accordance with an embodiment of the present invention. 5A, the dotted line direction of the graphene sample 12 is defined as the wrinkle direction of the graphene. In this case, when the AFM tip 11 moves in the a direction, the AFM tip 11 moves in the direction perpendicular to the wrinkle direction of graphene. On the other hand, when the AFM tip 11 moves in the b direction, the AFM tip 11 moves in the direction corresponding to the wrinkle direction of the graphene. Will be measured.
도 5b 는 AFM 팁(11)이 그래핀이 주름방향과 수직방향으로 이동하는 모습을, 도 5c 는 AFM 팁(11)이 그래핀이 주름방향과 일치하는 방향으로 이동하는 모습을 도시하고 있다.5B shows that the AFM tip 11 moves in the direction perpendicular to the wrinkle direction, and FIG. 5C shows the AFM tip 11 moves in the direction in which the graphene coincides with the wrinkle direction.
도 5b 에서 보면 알 수 있듯이, AFM 팁(11)이 그래핀이 주름방향과 수직방향으로 이동하는 경우, 그래핀 시료(12)가 AFM 팁(11)에 의해 잘 밀리기 때문에 AFM 팁(11)과 그래핀과의 접촉 면적이 넓어지게 되고, 그 결과 접촉 면적이 넓어질수록 그 저항이 많아지기 때문에 AFM 팁(11)과 그래핀 사이에 마찰력이 크게 측정된다.As can be seen in FIG. 5B, when the AFM tip 11 moves in the direction perpendicular to the corrugation direction, the graphene sample 12 is pushed well by the AFM tip 11 and thus the AFM tip 11 The contact area with the graphene becomes wider, and as a result, the frictional force between the AFM tip 11 and the graphene is largely measured because the resistance increases as the contact area becomes wider.
반면, 도 5c에서 보면 알 수 있듯이, AFM 팁(11)이 그래핀 주름방향과 일치하는 방향으로 이동하는 경우, 그래핀 시료(12)가 밀리는 현상이 작아 그래핀과의 접촉면적에 크게 차이가 없어서, 상대적으로 AFM 팁(11)이 그래핀이 주름방향과 수직방향으로 이동하는 경우보다 저항이 크지 않고, 따라서 마찰력도 작은 결과로 측정된다.On the other hand, as can be seen in Figure 5c, when the AFM tip 11 is moved in the direction coinciding with the graphene corrugation direction, the phenomenon that the graphene sample 12 is pushed down so that there is a large difference in the contact area with the graphene Therefore, the AFM tip 11 is relatively less resistant than the case where the graphene moves in the corrugation direction and the vertical direction, and thus the frictional force is also measured as a result.
즉, 분석부(300)는 상기 출력부(200)에서 출력한 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여, 그래핀의 도메인간(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)의 명암차이가 AFM 팁(11)의 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계에서 기인한 것임을 분석하고, AFM 팁(11)이 그래핀이 주름방향과 수직방향으로 이동하는 경우, 그래핀 시료(12)가 AFM 팁(11)에 의해 잘 밀리기 때문에 AFM 팁(11)과 그래핀 사이에 마찰력이 크게 측정되고, 반면에, AFM 팁(11)이 그래핀 주름방향과 일치하는 방향으로 이동하는 경우, 마찰력이 작게 측정되는 점을 이용하여 상기 출력부(200)에서 출력된 마찰력 매핑 이미지를 분석한다.
That is, the analysis unit 300, using the friction force profile graph output from the output unit 200, the contrast difference between the domain (I, II, III) of the graphene is the direction of the AFM tip 11 and the The graphene sample 12 is pushed well by the AFM tip 11 when the AFM tip 11 moves in the direction perpendicular to the wrinkle direction. The friction force is largely measured between the AFM tip 11 and the graphene, whereas, when the AFM tip 11 is moved in a direction coinciding with the graphene wrinkle direction, the output part is measured by using the point that the friction force is measured small. The friction force mapping image output from 200 is analyzed.
판단부(400)는 상기 분석부(300)에서 분석한 정보를 이용하되, 상기 마찰력 매핑 이미지를 통해, 그래핀의 주름방향을 판단한다. The determination unit 400 uses the information analyzed by the analysis unit 300, and determines the wrinkle direction of graphene through the friction force mapping image.
AFM의 마찰력 모드(Friction Mode)에서 측정되는 신호는 AFM 팁(11)이 진행하는 동안 저항을 많이 받을수록 즉, 마찰력의 크기가 클수록 신호 세기도 크게 나타나는 점을 이용한다. 따라서, 출력된 마찰력 맵핑 이미지에서 가장 밝은 부분이 마찰력이 가장 큰 부분으로, 가장 어두운 부분을 마찰력이 가장 작은 부분으로 판단한다.The signal measured in the AFM friction mode (Friction Mode) takes advantage of the fact that the more the resistance is subjected to the AFM tip 11, that is, the greater the magnitude of the friction force, the greater the signal strength. Therefore, the brightest part in the output frictional force mapping image is determined to have the largest frictional force, and the darkest part is the smallest frictional force.
그 외의 부분은 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분의 명암차이와 대비하여 주름방향을 유추해볼 수 있다. 도 6 을 도면 알 수 있듯이, 화살표 방향을 AFM 팁(11)의 진행방향이라고 한다면, 명암의 차이를 각도로 표현하여, 밝은 부분일수록 각도가 크게 표시하여 그래핀의 주름방향을 판단한다. 도 6 에서는 도메인 Ⅱ 가 가장 밝으므로 각도가 가장 클 것이고, 따라서 주름방향 역시 AFM 팁(11)의 진행방향과 수직에 가까운 방향으로 판단한다.In other parts, the wrinkle direction can be inferred from the contrast between the darkest part and the lightest part. As can be seen in Figure 6, if the direction of the arrow is the advancing direction of the AFM tip 11, the difference in contrast is expressed by the angle, the lighter the greater the angle to determine the wrinkle direction of the graphene. In Fig. 6, the domain II is the brightest, so the angle will be the largest. Therefore, the corrugation direction is also determined as the direction close to the direction perpendicular to the traveling direction of the AFM tip 11.
즉, 가장 어두운 부분을 AFM 팁(11)의 진행방향과 일치하다고 보고, 가장 밝은 부분을 AFM 팁(11)의 진행방향과 수직이라 기준을 잡은 후, 그 명암차이에 따라 각도에 대응시켜, 최종적으로 그래핀의 주름방향을 판단한다.
In other words, the darkest part is regarded as coinciding with the advancing direction of the AFM tip 11, and the brightest part is perpendicular to the advancing direction of the AFM tip 11, and then the reference is made to correspond to the angle according to the contrast. Determine the wrinkle direction of graphene.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 AFM 마찰력 매핑을 이용한 그래핀 도메인 측정방법에 따른 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a graphene domain measurement method using AFM friction force mapping according to an embodiment of the present invention.
측정부(100)가 AFM 현미경을 이용하여 박리된 그래핀 시료(12)를 측정하되, 높이측정 모드(Topography Mode)와 마찰력 모드(Friction Mode)를 이용하여 측정한다(S10). 이 때, 상기 측정부(100)는 AFM 현미경의 마찰력 모드(Friction Mode)를 사용하는데, 초기측정지점으로부터 최종측정지점까지의 회전각이 180° 이상 되도록 그래핀 시료(12)를 일정 각도로 최소 5회 이상 나누어 회전시키면서 측정한다.The measurement unit 100 measures the exfoliated graphene sample 12 using an AFM microscope, but measures it using a height measurement mode (Topography Mode) and a friction mode (Friction Mode) (S10). At this time, the measurement unit 100 uses a friction mode of the AFM microscope (Friction Mode), the minimum graphene sample 12 at a predetermined angle so that the rotation angle from the initial measurement point to the
상기 S10 단계 측정시 상기 출력부(200)는 콘트라스트(contrast) 범위를 그래핀 시료(12) 주변으로 맞추도록 최소범위로 조정하여, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 표시한 마찰력 맵핑 이미지를 출력한다.(S20).When measuring the step S10, the output unit 200 adjusts the contrast (contrast) to the minimum range to fit around the graphene sample 12, and outputs a friction force mapping image showing the contrast difference between each domain (S20).
상기 S20 단계 이후, 상기 출력부(200)는 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프를 출력한다(S30).After the step S20, the output unit 200 outputs a friction force profile graph for a specific portion of the friction force mapping image that is laterally cut (S30).
상기 분석부(300)가 상기 S30 단계에서 출력한 상기 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여 상기 AFM 팁(11) 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석한다(S40).The analysis unit 300 analyzes the relationship between the traveling direction of the AFM tip 11 and the wrinkle direction of the graphene using the friction force profile graph output in step S30 (S40).
분석하는 방법은 자세하게 상술하였으나, 그 과정을 간략히 기재하면, 상기 분석부(300)가 먼저 상기 출력부(200)에서 출력한 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여, 기판(SiO2)의 마찰력 신호를 기준으로 각각의 도메인의 마찰력 신호와의 비율을 산출한다. X축을 상기 그래핀의 회전각도로 하고, 산출된 마찰력의 비율을 Y축으로 하여, 해당되는 지점에 각각 플로팅(plotting)함으로써, 비연속적 그래프를 산출할 수 있는데, 이를 잘 조절하여 플로팅한 점을 연결하면 180° 주기를 갖는 sine 형 연속 그래프를 얻을 수 있다. 이를 이용하여 AFM 팁(11) 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석한다.Although the analysis method has been described above in detail, the process will be described briefly, based on the friction force signal of the substrate (SiO 2 ) by using the friction force profile graph that the analysis unit 300 first outputs from the output unit 200. The ratio with the frictional force signal of each domain is calculated. By plotting the X-axis as the rotation angle of the graphene and plotting the ratio of the calculated frictional force as the Y-axis and plotting each point, a discontinuous graph can be calculated. When connected, a sine continuous graph with 180 ° periods can be obtained. Using this, the relationship between the AFM tip 11 traveling direction and the wrinkle direction of the graphene is analyzed.
상기 판단부(400)가 상기 S40 단계에서 분석한 정보를 이용하되, 상기 S20 단계에서 출력한 상기 마찰력 맵핑 이미지를 통해, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 이용하여, 그래핀의 주름방향을 판단한다(S50).The determination unit 400 uses the information analyzed in the step S40, but determines the wrinkle direction of the graphene using the contrast difference between each domain through the friction force mapping image output in the step S20. (S50).
상기 S20 단계에서 출력한 마찰력 맵핑 이미지 중 가장 어두운 부분을 그래핀의 진행방향과 AFM 팁(11)의 진행방향과 일치하다고 판단하고, 가장 밝은 부분을 그래핀의 진행방향과 AFM 팁(11)의 진행방향과 수직이라 기준을 잡은 후, 그 명암차이에 따라 각도를 대응시켜, 최종적으로 그래핀의 주름방향을 판단한다.
The darkest part of the friction force mapping image output in step S20 is determined to match the traveling direction of the graphene and the traveling direction of the AFM tip 11, and the brightest part is the traveling direction of the graphene and the AFM tip 11. After setting the criterion to be perpendicular to the advancing direction, the angles are matched according to the contrast difference, and finally the wrinkle direction of the graphene is determined.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.
100; 측정부
200; 출력부
300; 분석부
400; 판단부
11; AFM 팁
12; 그래핀 시료100; Measuring part
200; Output
300; Analysis department
400; Judgment
11; AFM Tips
12; Graphene sample
Claims (7)
높이측정 모드(Topography Mode)와 마찰력 모드(Friction Mode)로 설정된 AFM 현미경을 이용하여 그래핀 시료(12)를 측정하는 측정부(100);
측정된 그래핀 시료(12)의 도메인을 출력하되, 상기 그래핀 시료(12)의 마찰력 맵핑 이미지를 출력하고, 사용자의 입력신호를 받아 상기 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프를 출력하는 출력부(200);
상기 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여 상기 AFM 팁(11) 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석하는 분석부(300); 및
상기 분석부(300)에서 분석한 정보를 이용하되, 상기 마찰력 매핑 이미지를 통해, 그래핀의 주름방향을 판단하는 판단부(400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템.
In the graphene domain measurement system using an AFM microscope,
A measurement unit 100 for measuring the graphene sample 12 using an AFM microscope set to a height measurement mode and a friction mode;
Outputs the measured domain of the graphene sample 12, outputs a friction force mapping image of the graphene sample 12, and a frictional force profile graph for a specific part of the friction force mapping image horizontally cut in response to a user input signal Output unit 200 for outputting;
An analysis unit (300) for analyzing a relationship between the advancing direction of the AFM tip (11) and the wrinkle direction of the graphene using the friction force profile graph; And
Determining unit 400 using the information analyzed by the analysis unit 300, to determine the wrinkle direction of the graphene through the friction force mapping image; Graphene domain measurement system using the AFM friction force mapping comprising a.
상기 측정부(100)는,
초기측정지점으로부터 최종측정지점까지의 회전각이 180° 이상 되도록 그래핀 시료(12)를 일정 각도로 최소 5회 이상 나누어 회전시키면서 측정하는 것을 특징으로 하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템.
The method of claim 1,
The measuring unit 100,
Graphene domain measurement system using the AFM friction force mapping, characterized in that to measure while rotating the graphene sample (12) at least five times at a predetermined angle so that the rotation angle from the initial measurement point to the final measurement point more than 180 °.
상기 출력부(200)는,
콘트라스트(contrast) 범위를 그래핀 시료(12) 주변으로 맞추도록 최소범위로 조정하여, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 표시한 마찰력 맵핑 이미지를 출력하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정 시스템.
The method of claim 1,
The output unit 200,
Graphene domain measurement system using the AFM friction force mapping to adjust the contrast range to the minimum range to fit around the graphene sample (12), and output a frictional force mapping image showing the contrast difference between each domain.
(A) 측정부(100)가 마찰력 모드(Friction Mode)로 설정된 AFM 현미경으로 그래핀 시료(12)를 측정하는 과정;
(B) 출력부(200)가 마찰력 맵핑 이미지를 출력하되, 콘트라스트(contrast) 범위를 그래핀 시료(12) 주변으로 맞추도록 최소범위로 조정하는 과정;
(C) 상기 출력부(200)가 상기 마찰력 맵핑 이미지를 횡적으로 자른 특정부분에 대한 마찰력 프로파일 그래프를 출력하는 과정;
(D) 분석부(300)가 상기 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여 상기 AFM 팁(11) 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석하는 과정; 및
(E) 판단부(400)가 상기 (D) 과정에서 분석한 정보를 이용하되, 상기 (B) 과정에서 출력한 상기 마찰력 맵핑 이미지를 통해, 각각의 도메인 간에 대비되는 명암차이를 이용하여, 그래핀의 주름방향을 판단하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정방법.
In the graphene domain measurement method using an AFM microscope,
(A) measuring the graphene sample 12 by the AFM microscope in which the measuring unit 100 is set to the friction mode (Friction Mode);
(B) outputting the friction force mapping image by the output unit 200, and adjusting the contrast (contrast) to the minimum range to fit the graphene sample 12 around;
(C) outputting, by the output unit, a friction force profile graph for a specific part of the friction force mapping image which is laterally cut;
(D) a process of analyzing, by the analysis unit 300, the relationship between the advancing direction of the AFM tip 11 and the wrinkle direction of the graphene using the friction force profile graph; And
(E) The determination unit 400 uses the information analyzed in the step (D), but using the contrast difference between each domain through the friction force mapping image output in the step (B), Determining the wrinkle direction of the pin; Graphene domain measurement method using the AFM friction force mapping comprising a.
상기 (A) 과정은,
(A-1) 상기 측정부(100)가 마찰력 모드(Friction Mode)로 설정하는 단계; 및
(A-2) 상기 측정부(100)가 초기측정지점으로부터 최종측정지점까지의 회전각이 180° 이상 되도록 그래핀 시료(12)를 일정 각도로 최소 5회 이상 나누어 회전시키면서 측정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정방법.
The method of claim 4, wherein
The above (A) process,
(A-1) setting the measurement unit 100 to a friction mode; And
(A-2) measuring the graphene sample 12 by rotating the graphene sample 12 at least five times at a predetermined angle so that the rotation angle from the initial measurement point to the final measurement point is 180 ° or more; Graphene domain measurement method using the AFM friction force mapping comprising a.
상기 (D) 과정은,
(D-1) 상기 분석부(300)가 상기 (C) 과정을 통해 출력된 마찰력 프로파일 그래프를 이용하여, 기판(SiO2)의 마찰력 신호를 기준으로 각각의 도메인의 마찰력 신호와의 비율을 산출하는 단계;
(D-2) 상기 분석부(300)가 X축을 상기 그래핀의 회전각도로 하고, 산출된 마찰력의 비율을 Y축으로 하여, 해당되는 지점에 각각 플로팅(plotting)함으로써, 비연속적 그래프를 산출하는 단계;
(D-3) 상기 분석부(300)가 상기 (D-2) 단계로부터 산출된 비연속적 그래프를 연결하여 180° 주기를 갖는 sine 형 연속 그래프를 산출하는 단계; 및
(D-4) 상기 분석부(300)가 상기 (D-3) 단계에서 산출한 연속적 그래프의 주기성을 이용하여, 상기 AFM 팁(11) 진행방향과 상기 그래핀의 주름방향의 관계를 분석하는 단계; 를 포함하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정방법.
The method of claim 4, wherein
(D) process,
(D-1) The analysis unit 300 calculates a ratio with the frictional force signal of each domain based on the frictional force signal of the substrate (SiO 2 ) using the frictional force profile graph output through the process (C). Making;
(D-2) The analysis unit 300 calculates a discontinuous graph by plotting the X-axis as the rotation angle of the graphene and plotting the calculated ratio of frictional force as the Y-axis, respectively. Making;
(D-3) calculating, by the analyzing unit 300, a sine type continuous graph having a 180 ° period by connecting the discontinuous graphs calculated from the step (D-2); And
(D-4) Analyzing the relationship between the direction of the AFM tip 11 and the wrinkle direction of the graphene using the periodicity of the continuous graph calculated in the step (D-3) by the analysis unit 300 step; Graphene domain measurement method using AFM friction force mapping comprising a.
상기 (E) 과정은,
(E-1) 상기 판단부(400)가 상기 (B) 과정에서 출력한 상기 마찰력 맵핑 이미지(a) 중 가장 밝은 도메인의 주름방향을 AFM 팁(11) 진행방향과 일치방향이라고 판단하는 단계;
(E-2) 상기 판단부(400)가 상기 (B) 과정에서 출력한 상기 마찰력 맵핑 이미지 중 가장 어두운 도메인의 주름방향을 AFM 팁(11) 진행방향과 수직방향이라고 판단하는 단계; 및
(E-3) 상기 판단부(400)가 상기 (E-1) 단계 및 (E-2) 단계의 명암차이와 주름방향을 이용하되, 상기 (B) 과정에서 출력한 상기 마찰력 맵핑 이미지의 도메인의 명암차이를 대비하여, 각각의 도메인의 주름방향을 판단하는 단계; 를 포함하는 AFM 마찰력 맵핑을 이용한 그래핀 도메인 측정방법.
The method of claim 4, wherein
The above (E) process,
(E-1) determining, by the determination unit 400, the wrinkle direction of the brightest domain among the friction force mapping images (a) output in the process (B) as the coincidence direction with the advance direction of the AFM tip (11);
(E-2) determining, by the determination unit 400, the wrinkle direction of the darkest domain among the friction force mapping images output in the process (B) as a direction perpendicular to the traveling direction of the AFM tip (11); And
(E-3) The determination unit 400 uses the contrast and wrinkle direction of steps (E-1) and (E-2), but includes the domain of the friction force mapping image output in step (B). Determining the wrinkle direction of each domain in contrast to the contrast; Graphene domain measurement method using AFM friction force mapping comprising a.
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