Effect of electrical isolation on gold nanoparticle coalescence

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 재료공학부, 2018. 2. 김영운.Metal nanoparticle의 coalescence behavior는 nanoparticle의 surface stability에 대한 물리적인 이해뿐만 아니라 particle의 dimensional change에 의한 device failure 등 실제 소자 동작에도 연관되는 현상으로 heat, charge, size 등 다양한 변수의 영향을 받는다. 이 중 charge effect가 coalescence behavior에 미치는 영향을 알아보기 위해 electrically isolated conducting substrate, grounded conducting substrate, 그리고 insulating substrate 위에서 electron beam에 의해 일어나는 nanoparticle coalescence를 TEM을 통해 관찰하여 비교하였다. Conducting substrate의 isolation과 grounding을 위하여 stage가 electrically isolated 되어 있으며 외부 전극에 연결될 수 있는 자체 제작된 electrical probing holder를 사용하였다. Electrical probing holder는 tip을 nm단위로 조작하여 시편에 접근시키거나 contact한 뒤에 bias나 field를 가하며 시편의 미세조직에 일어나는 변화를 TEM에서 실시간으로 관찰할 수 있는 holder로 electrically isolate된 sample stage를 가지고 있다. 이 holder는 conventional TEM용 외에 초고압투과전자현미경(HVEM)용으로도 제작이 되었으며 본 연구에서는 원자 단위 분해능, 높은 투과력이라는 장점을 가지는 HVEM용으로 제작된 holder의 개발 과정과 결과에 대해 정리하였다. 10-6Pa에서의 고진공 안정성, half grid를 cover할 수 있는 약 2mm의 scan range, 1nm 이하의 tip 최소 단위 움직임, 그리고 tip에서 외부 전극까지의 저항 1Ω 이하의 performance를 확인하였다. Au nanoparticle coalescence는 conventional TEM에서 관찰되었으며 electrical isolation/grounding을 위해 conventional TEM용 electrical probing holder를 이용하였다. Isolated amorphous carbon support film grid, grounded amorphous carbon support film grid, 그리고 Si3N4 support film grid 세 조건에서 electron beam을 3시간 동안 조사하며 관찰한 결과 coalescence behavior에 뚜렷한 차이가 있었다. Charge effect가 coalescence에 직접적인 영향을 미치는 것이 확인 되었으며 고려해야할 사항들에 대해 논의하였다.Chap. 1 서론 1 Chap. 2 Part 1: HVEM용 electrical probing holder의 개발 2.1 서론 3 2.2 개발 방법 및 과정 4 2.3 결과 및 개선 사항 10 Chap. 3 Part 2: Electrical isolation이 Au nanoparticle coalescence에 미치는 영향 3.1 서론 20 3.2 실험 방법 22 3.3 결과 및 논의 26 Chap 4. 결론 35 참고문헌 37 초록(영문) 40Maste