KR101479022B1 - 유기박막 내 작용기의 정량방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기박막 내 작용기의 정량방법에 관한 것으로, 상세하게 a) 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준 유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량의 측정단계;b) 상기 a)단계와 동일한 기준 유기박막에 대하여 분광분석기를 이용하여 측정한 후 상기 기준 유기박막에 포함된 작용기 피크의 세기를 얻는 단계;c) 상기 a)단계의 분석기준물질에 포함된 작용기와 동일한 작용기를 포함하는 분석대상 유기박막을 상기 b)단계에서 사용된 동일한 분광분석기로 미지량의 작용기 피크의 세기를 측정하는 단계; 및 d) 상기 a)단계의 분석기준물질의 절대량을 기준으로 b)단계에서 측정된 작용기 피크의 세기와 비교하여 측정된 결과로부터 상기 c)단계에서 측정된 분석대상 유기박막에 포함된 미지량의 작용기의 단위면적당 절대량을 구하는 단계;를 포함하여 유기박막의 절대 밀도, 유기 박막 내의 각 작용기 절대 밀도가 측정이 된 시료는 유기 박막의 절대 정량에 사용될 수 있는 표준물질(Certified Reference Material, CRM)로 이용가능한 유기박막 내 작용기의 정량방법에 관한 것이다.
중에너지이온산란분광법, 보정계수(Calibration Factor), 유기박막, 정량, 작용기, x-선광전자분광기, 퓨리에변환된적외선분광기, 비행시간이차이온질량분석기, Ru 535 bis-TBA, 스핀코팅

Description

유기박막 내 작용기의 정량방법{Quantification Method of Functional Groups of Organic Layer}
본 발명은 유기박막 내 포함된 물질의 작용기를 정량적으로 분석하는 방법에 관한 것이다.
최근 휘는 디스플레이(flexible display), 태양전지(solar cell), 유기 센서, 생화학물질, 바이오칩(biochip) 등 유기, 바이오 박막의 응용에 대한 연구가 관심을 받고 있다. 생화학물질 센싱(sensing)이나 생체적합성(biocompatibility)의 관점에서 이들 유기, 바이오 박막의 수행도는 표면 작용기에 의해 결정 된다고 할 수 있다. 따라서 유기, 바이오 박막의 수행도를 높이기 위해서는 표면 작용기의 정량화가 선행되어야 하지만, 현재까지의 많은 연구에도 불구하고, 실제 측정의 상대감도계수(relative sensitivity factor; RSF)를 구하는 데에는 어려움이 있어왔다. 예를 들어 x-선 광전자분광법(x-ray photoelectron spectroscopy)에서도 유기, 바이오 박막내의 다양한 작용기에 대한 각 원소에 대한 RSF는 아직 알려지지 않았다. 푸리에변환 적외선 분광기(Fourier Transform - Infrared; FT-IR)나 이차이온질량분석기(secondary ion mass spectrometry; SIMS)도 유기, 바이오 박막의 작용기에 대한 화학적 분석에는 유용하지만, 아직까지 정량 분석법으로는 적합하지 않다 할 수 있다.
본 발명자들은, 유기 박막에 대한 작용기의 밀도를 구하기 위해서는 상대감도계수(RSF)의 영향을 받지 않는 기준 (reference)값이 필요하고, 중에너지이온산란(medium energy ion scattering) 분광법이 적합하다는 것을 알아내었다. 중에너지 이온산란 분광법은 실리콘산화막(SiO2)위에 올려진 박막의 조성을 단일 원자층의 분해능으로 얻는데 효과적인데, 이를 잘 알려진 실리콘산화막의 Si의 표면 밀도로 normalize 하면 원하는 원소의 표면밀도를 정대량으로 구할 수 있다. 이 값을 기준으로 XPS의 세기를 보정하면 각 작용기 내의 원소의 보정계수(calibration factor; CF)를 구할 수 있으며, 이는 FT-IR, SIMS등의 다른 표면 분석법에도 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 유기박막 내 포함된 물질의 작용기를 정량적으로 분석하는 방법을 제공하는데 있으며, 구체적으로는 중에너지이온산란 (MEIS)의 분석법을 이용해 기준 원소의 밀도를 구해 박막 속의 물질을 구성하는 분자수를 절대 정량화 한 후, 이 값을 기준으로 하여, 작용기의 검출이 가능한 XPS, FT-IR, ToF-SIMS 등 다른 표면 분석기들을 이용하여 유기박막의 작용기에 대해 정량하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 a) 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준 유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량의 측정단계;b) 상기 a)단계와 동일한 기준 유기박막에 대하여 분광분석기를 이용하여 측정한 후 상기 기준 유기박막 내 작용기 피크의 세기를 얻는 단계;c) 상기 a)단계의 분석기준물질에 포함된 작용기와 동일한 작용기를 포함하는 분석대상 유기박막을 상기 b)단계에서 사용된 동일한 분광분석기로 미지량의 작용기 피크의 세기를 측정하는 단계;d) 상기 a)단계의 분석기준물질의 절대량을 기준으로 b)단계에서 측정된 작용기 피크의 세기와 비교하여 측정된 결과로부터 상기 c)단계에서 측정된 미지량의 작용기의 단위면적당 절대량을 구하는 단계;를 포함하는 유기박막 내 작용기의 정량방법을 제공한다.
또 다른 방법으로 본 발명은 e) 분석대상 유기박막을 분광분석기로 측정하여 미지량의 작용기 피크의 세기를 얻는 단계; 및 f) 상기 e) 단계에서 얻어진 미지량의 작용기 피크의 세기와 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량 및 분광분석기로 측정된 기준유기박막 내 작용기 피크 세기를 비교하여 얻어진 기준 유기박막 내에 포함된 작용기의 단위면적당 절대량을 비교하여 분석대상 유기박막 내 작용기의 단위면적당 절대량을 구하는 단계;를 포함하는 유기박막 내 작용기의 정량방법을 제공한다.
상기 a) 및 b)단계 또는 f)단계를 거쳐 측정된 유기박막 내 작용기의 단위면적당 절대량은 유기 박막의 절대 정량에 사용될 수 있는 표준물질(Certified Reference Material, CRM)로 사용하여 동일한 작용기를 갖는 새로운 분석대상 유기 박막의 작용기의 단위면적당 절대량을 구할 수 있다.
또한, 상기 기준 유기박막은 분석기준물질이 포함된 분석물질을 농도별로 제조한 농도별 유기박막을 실리카 단결정 기판, 표면 산화막이 형성된 실리콘 단결정 기판 또는 실리콘 단결정 기판에 스핀코팅하여 제조된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 분광분석기는 X-선광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS), 퓨리에 변환된 적외선 분광기(Fourier Transform-Infra Red spectroscopy;FT-IR) 또는 비행시간-이차이온질량분석기 (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry;ToF-SIMS)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준 유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량의 측정방법은, i) 상기 기준 유기박막의 일정 면적에 상기 기준 유기박막의 결정 방향으로 수소 이온(H+)을 주사하고 산란된 수소 이온의 에너지 및 방출량을 검출하는 단계; ii) 상기 검출된 수소 이온의 에너지 및 방출량을 바탕으로 상기 일정 면적에서의 원소별 면적 밀도를 얻는 단계; 및 iii) 상기 기준 유기박막에 함유된 특정 원소의 면적 밀도로부터 분석기준물질의 밀도를 얻는 단계;를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용기를 포함하는 유기박막에 있어서, 상기 iii)단계는 상기 분석기준물질의 면적 밀도로부터 기준 유기박막의 작용기에 포함된 원소의 면적 밀도 를 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기박막 내 작용기의 정량방법은 절대 정량법으로 유기박막의 절대 밀도, 유기 박막 내의 각 작용기 절대 밀도가 측정이 된 시료는 유기 박막의 절대 정량에 사용될 수 있는 표준물질(Certified Reference Material, CRM)로 이용가능하다.
또한, 본 발명의 정량방법은 유기박막 내 작용기들의 밀도를 정량화로 인해 품질관리 (Quality Control)가 가능한 유기 박막의 제작을 가능하게 하여, 수행도 및 신뢰도를 획기적으로 높일 수 있는 효과가 있다.
다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
제조예 1
스핀코팅에 의한 유기박막의 제조 (Organic Layer Formation by Spin Coating)
하기 화학식 1의 Ru 535-bis TBA 염료, cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato)-ruthenium(II)bis-tertabutylammonium,(이하 Ru 535-bisTBA; C58H86O8N8S2Ru)는 Solaronix SA에서 구입하였다. Ru 535-bis TBA 염료는 XPS와 FT-IR 측정을 위해서는 5mM, 2.5mM, 1mM, 0.5mM, 0.25mM, 0.1mM로, ToF-SIMS 측정을 위해서는 0.01mM, 0.005mM, 0.0025mM, 0.001mM의 농도로 에탄올 용매에 녹였다. 각 농도별로 Ru 535-bisTBA가 녹아져 있는 에탄올 용액 500 μL를 super-piranha 클리닝[H. Min, J.-W. Park, H. K. Shon, D. W.Moon, T. G. Lee, Appl. Surf. Sci. (2008)에 온라인으로 게시된 방법을 사용]한 실리콘 웨이퍼 위에 떨어뜨린 후 5000 rpm에서 20 s 동안 스핀코팅 하여 균질한 유기박막을 형성시켰다.
[화학식 1]
실리콘 기판 위에 올려진cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato)-ruthenium(II)bis-tertabutylammonium (Ru 535-bisTBA; C58H86O8N8S2Ru) 화합물의 화학구조
Figure 112009058670953-pat00001
* 시험방법
1. MEIS Analysis
이온 산란 분광기의 낮은 에너지 버전인 중에너지이온산란분광기 (MEIS)는 실리콘 또는 산화 실리콘 기판 위에 올려 진 박막의 원소 조성을 10 Å 이내의 깊이 분해능으로 절대 정량화하였는데, 본 연구에서 사용한 MEIS는 한국표준과학연구원에 장치된 장비로 100 keV로 가속된 H+ 이온 빔이 시료로부터 산란되어 나온 후의 에너지 손실은 수백 eV/nm이내로 약 0.1%의 에너지 분해능을 가지고 측정되어 단일 원자층의 깊이 분해능을 가진다.
(011) 평면에 [111] 방향으로 입사된 이온은 125°의 산락각을 가지고 [001] 방향으로 산란된다. MEIS 스펙트럼으로부터 다시 Kido 이온 산란 시뮬레이션 프로그램에 의해 각 층에 대한 원소들의 조성에 대해 깊이 프로파일을 얻었다.
2. XPS Analysis
X-선광전자분광기 (XPS) 스펙트럼은 서울대학교 공동기기원의 ESCA, SIGMA PROBE (ThermoVG, U.K.)에 의해 얻어졌다. X-선 소스로는 100 W의 monochromatic Al-K α 를 사용하였다.
3. FT-IR Analysis
실리콘 표면위 Ru 박막에 대한 흡수 스펙트럼은 Thermo Nicolet 퓨리에 변환된 적외선 분광기 (FT-IR)인 (Nexus 6700)로 측정 되었다. 실리콘 웨이퍼 양면에 Ru 535 bis-TBA 용액이 스핀코팅되었다. 적외선은 55×10×0.6 mm3 크기의 평행사변형 실리콘 기판의 45°모서리 절삭된 거울연마 된 표면에 수직으로 입사하여 18회 이상의 실리콘 결정 (Si(100))의 내부반사를 거쳐 액체질소로 냉각된 수은-카드뮴-텔레늄 MCT-A 검출기로 측정되었다. 각 스펙트럼은 4 cm-1의 분해능으로 액체질소가 기화된 질소환경하에서 128번 평균하여 측정하였다.
4. ToF-SIMS Analysis
비행시간-이차이온질량분석기 (ToF-SIMS) 스펙트럼은 ToF-SIMS V (ION-TOF GmbH, Germany) 장치에서 25 keV의 Bi+ 일차 이온을 조사하여 얻어졌다. 일차 이온 소스 (source)의 평균 전류는 0.36 pA 이고, 싸이클 주기는 200 μs, 측정 면적은 200 x 200 μm2이며, 일차 이온 도즈 (dose)량은 1012 ions/cm2이다. 양이온 스펙트럼은 CH3 +, C2H3 +, C3H5 + 이온으로 보정하였고, 음이온 스펙트럼은 CH-, C2H-, C4H-으로 보정하였다.
실시예 1
상기 제조예 1에서 5mM, 2.5mM, 1mM, 0.5mM, 0.25mM, 0.1mM 농도로 제조된 유기박막을 중에너지이온산란분광기 (MEIS)로 분석하여 다양한 농도의 Ru 535-bisTBA 염료를 첨가한 에탄올 용액을 실리콘 기판에 스핀코팅하여 만든 유기 박막에 대한 MEIS 스펙트럼을 도 1의 (a)에 나타내었다. 도 1의 (b)는 대표적으로 0.5mM로 제조된 박막의 MEIS 스펙트럼과 시뮬레이션 피팅(fitting)선을 겹쳐놓은 것이다.
도 1은 실시예 1의 농도에 따라 형성시킨 Ru 염료 박막들의 MEIS 스펙트럼이다. 도 1을 참조하면, C, N, O, Si, S, Ru 원소들의 피크들의 면적은 면적 밀도를 의미하며, Kido 시뮬레이션하여 시료의 각 평면층 (slab)으로부터 산란되어 나오는 H+의 에너지별 방출량을 계산하면, 각 원소들의 총량을 얻을 수 있다. 농도가 진할수록 Ru 염료 층의 밀도와 두께는 증가하는데, 2.5 mM 이상에서는 덩어리짐 (clustering)이 심해져서 각 피크들의 테일(tail)이 두껍고 길게 나타났다.
MEIS 측정의 민감도가 큰 Ru 금속 원소의 밀도는 시뮬레이션에 의해 정확히 계산할 수 있는데, 이것은 박막에 존재하는 Ru 535-bisTBA 분자들의 절대량이기도 하다. MEIS 분석에 의한 유기박막에서의 분자의 수를 절대 정량화하는 방법은 KR 특허출원 제2008-0081887호에서 자세히 나타내었다.
표 1은 농도에 따른 Ru의 밀도를 나타내었다. 화학식 1에서 Ru 535-bis TBA분자의 평균 크기는 약 1.6nm로 이는 분자 역학 시뮬레이션(molecular mechanics simulation)으로 계산된 결과이다. 이 분자 크기로부터 단일층의 밀도를 구하면 1/1.62nm2 = 0.039x1015cm-2 로 얻어지는데, 이로부터 스핀코팅으로 만들어진 Ru 염료 박막의 두께를 구할 수 있고 이를 표 1에 나타내었다.
Figure 112009058670953-pat00002
실시예 2
상기 제조예 1에서 제조된 유기박막을 실시예 1과 동일하게 MEIS로 분석하였으며, 제조예 1에서 제조된 유기박막과 동일한 다양한 농도의 유기박막의 작용기 피크의 세기를 XPS를 이용하여 측정하였다.
도 2는 실시예 2의 XPS 스펙트럼으로, 도 2의 (a)는 C 1s, Ru 3d, (b)는 N 1s의 XPS 스펙트럼이며, Ru 3d band는 Ru 3d5/2와 Ru 3d3/2로 스핀-궤도 분리 (spin-orbit splitting)된다. C 1s는 화학식 1의 Ru 535-bisTBA 분자 구조에서 보여지는 대로 C-C, CN(또는 NCS), COO의 세 band 피크의 중첩으로 나타나며, N 1s스펙트럼에서는 각각 C4N, C2NRu, CNRu 피크로 나뉘어 진다.
XPS 스펙트럼에서 fitting된 각 피크들의 세기를 각 농도에 해당하는 MEIS로부터 얻은 Ru 절대 밀도에 대한 그래프로 변환 할 수 있었다.
도 3는 실시예 2에 따른 Ru 절대량에 따른 각 작용기에서의 XPS로서, (a) Ru 3d5/2, C 1s, (b) N 1s 피크들의 세기 그래프이다. 도 3의 (a)는 N6Ru에 속한 Ru 3d5/2 피크의 세기와 C 1s의 세기를, 도 3의 (b)는 N 1s 피크의 세기를 Ru 밀도에 따라 그린 그래프이다.
도 3의 (a) 내지 (b)의 결과로 보아, Ru 밀도가 증가함에 따라 XPS 피크의 세기도 커지다가 0.38 x 1015 atoms/cm2부터는 포화 (saturation)되는데, 이는 2.5 mM 농도에 해당한다. 따라서 XPS 세기로부터 각 작용기에서의 원소들의 RSF (relative sensitivity factor)는 Ru 밀도에 따라 직선으로 증가하는 구간의 기울기로부터 구해졌다. 도 3의 (a) 내지 도 3의 (b)에서 각 그래프의 기울기를 가지고 다음 식에 의해 보정계수(calibration factor; CF) 값들이 구해졌고 표 2에 정리하였다.
Figure 112009058670953-pat00003
하기 표 2는 도 3의 (a) 내지 (b)로부터 얻은 CF 값과 이로부터 계산 0.5mM 농도로 만들어진 박막에서의 각 작용기의 Ru, C, N 원소들의 농도 (concentration)와 Ru 535-bisTBA분자 (C58H86O8N8S2Ru)에서의 화학식적 분율 (stoichiometric fraction)이다.
Figure 112009058670953-pat00004
상기와 같이 구해진 CF를 가지고 XPS의 세기로부터 각 작용기의 표면 밀도를 얻을 수 있다.
실시예 3
상기 제조예 1에서 제조된 유기박막을 실시예 1과 동일하게 MEIS로 분석하였으며, 제조예 1에서 제조된 유기박막과 동일한 다양한 농도의 유기박막의 작용기 피크의 세기를 FT-IR을 이용하여 측정하였다.
도 4의 (a)는 농도에 따른 Ru 박막의 FT-IR 스펙트럼이다. 도 4 (b)의 분리된 피크들을 참조하면, 대표적으로 νas(-N=C=S), νas(C=O)의 진동 피크가 나타나며, 농도 별로 세기의 변화를 뚜렷이 볼 수 있다.
도 4의 (c)는 Ru 절대량에 따른 FT-IR에서의 νas(-N=C=S)와 νas(C=O)의 진동 피크의 세기 그래프이며, 정량화 한 것으로, MEIS 절대량에 따라 그래프를 그려보면 도 4의 (c)와 같이 linearity를 보인다. 그런데 화학식 1의 Ru 화합물의 화학구조에서 보듯이, Ru 화합물 하나당 NCS 작용기는 두 개씩 존재하고, COO는 네 개씩 존재하므로, 따라서 실시예 2에서처럼 NCS와 COO의 CF를 구하면, 3.49x10-15 OD·cm2·atoms-1, 0.87x10-15 OD·cm2·atoms-1이다.
실시예 4
상기 제조예 1에서 제조된 유기박막과 동일한 방법으로 이번에는 0.01mM, 0.005mM, 0.0025mM, 0.001mM 농도의 유기박막의 작용기 피크의 세기를 ToF SIMS를 이용하여 측정하였다.
도 5는 위의 유기박막의 밀도를 MEIS 스펙트럼으로 얻은 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 0.01mM이 농도로 만들어진 Ru 염료 박막의 밀도는 0.042x10-15 atoms·cm-2로 실시예 1에서 구한 단일 층의 밀도 0.039x10-15 atoms·cm-2로부터 두께를 구하면, 1.7 nm이다. 따라서 0.01mM 이하의 유기박막의 정량법은 측정 한계가 2nm 이하인 ToF-SIMS 분석법이 적당하다 할 수 있다.
도 6은 ToF-SIMS로 측정된 C-, CH-, Si+ 피크의 세기를 MEIS로 얻어진 표면밀도 함수로 나타낸 그래프이다. C-와 CH- 피크의 세기는 기하급수적으로 증가하며, Si+ 피크의 세기도 이와 유사하게 감소라는 것을 볼 수 있다. 마찬가지로 Ru 535-bis TBA의 작용기 관련 조각(fragment) 피크들을 그래프로 그려 도 7에 나타내었다. 각 피크들의 세기는 Ru 염료 박막의 밀도에 따른 (matrix effect)에 의해 직선이 아닌 지수 함수로 나타내어지며, 각 피크들의 증가하는 모양은 이차이온형성(secondary ion formation)의 차이로 다르게 보이지만, 모두 하기의 지수함수 꼴로 나타낼 수 있다.
Figure 112009058670953-pat00005
따라서 각 픽들에 대한 A1, A2, A3, t1, t2, t3, y0의 상수들을 구하면, 이후 이와 유사한 유기 박막에 대해 ToF-SIMS 측정만으로도 쉽게 작용기들의 표면밀도를 구할 수가 있게 된다.
상기의 실시예 1 내지 4에서 나타낸 바와 같이, MEIS, XPS, FT-IR, ToF-SIMS 표면분석법을 이용하여 스핀코팅으로 제작된 Ru 염료 복합체 유기 박막의 작용기에 대한 정량법을 나타내었고, 각 작용기에 대하여 절대 정량된 표준물질 (CRM) 개발이 가능함을 나타내었다.
또한, 염료감응 태양전지에서 높은 효율을 내는 것으로 알려져 있는 Ru 535 bis-TBA의 스핀코팅 용액 농도를 변화 시켜서 박막의 밀도와 두께가 조절 되었다.
본 발명은 중에너지이온산란 (MEIS)의 분석법을 이용해 Ru 원소의 밀도를 구하여 박막 속의 Ru 535 bis-TBA 분자수를 절대 정량하였고, 이 값을 XPS, FT-IR, ToF-SIMS등 표면 분석법들에 기준 (reference)으로 제공하여 작용기에 대한 정량법으로 개발 되었다. XPS의 CF 값들은 이들 작용기가 미지량으로 포함된 다른 유기 박막의 정량화 에도 적용될 수 있고, 더 나아가 이러한 정량법은 XPS, FT-IR, ToF-SIMS에 한정되지 않은 다른 분석법을 이용한 유기박막 작용기 정량법 개발에도 확장될 수 있다. 본 연구에서의 유기박막의 작용기에 대한 정량법 개발은 다양한 산업에서 중요하게 쓰이고 있는 유기 박막의 정량화를 가능하게 하여 수행도와 신뢰도를 높일 것으로 기대된다. 또한, 본 연구에서 개발된 표준물질 (CRM)을 이용하면 MEIS 측정을 통한 절대 정량을 하지 않고도 유기박막의 분자 절대 밀도, 유기박막내의 작용기 밀도 측정이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 실시예 1의 농도에 따라 형성시킨 Ru 염료 박막들의 MEIS 스펙트럼이다.
도 2는 실시예 2의 XPS 스펙트럼이다.
도 3은 실시예 2에 따른 Ru 절대량에 따른 각 작용기에서의 XPS결과로서, (a) Ru 3d5 /2, C 1s, (b) N 1s 피크들의 세기 그래프이다.
도 4는 농도에 따른 Ru 박막의 FT-IR 스펙트럼과 Ru 절대량에 따른 FT-IR에서의 νas(-N=C=S)과 νas(C=O)의 진동 피크의 세기 그래프이다.
도 5는 실시예 4에서 MEIS 스펙트럼으로부터 얻은 농도에 따른 Ru 원소의 표면 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 ToF-SIMS로 측정된 C-, CH-, Si+ 픽의 세기를 MEIS로 얻어진 표면밀도 함수로 나타낸 그래프이다.
도 7은 ToF-SIMS로 측정된 조각(fragment) 픽들의 세기를 표면밀도 함수로 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

  1. a) 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준 유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량의 측정단계;
    b) 상기 a)단계와 동일한 기준 유기박막에 대하여 분광분석기를 이용하여 측정한 후 상기 기준 유기박막 내 작용기 피크의 세기를 얻는 단계;
    c) 상기 a)단계의 분석기준물질에 포함된 작용기와 동일한 작용기를 포함하는 분석대상 유기박막을 상기 b)단계에서 사용된 동일한 분광분석기로 미지량의 작용기 피크의 세기를 측정하는 단계; 및
    d) 상기 a)단계의 분석기준물질의 절대량을 기준으로 b)단계에서 측정된 작용기 피크의 세기와 비교하여 측정된 결과로부터 상기 c)단계에서 측정된 분석대상 유기박막 내 미지량의 작용기의 단위면적당 절대량을 구하는 단계;
    를 포함하는 유기박막 내 작용기의 정량방법.
  2. e) 분석대상 유기박막을 분광분석기로 측정하여 미지량의 작용기 피크의 세기를 얻는 단계; 및
    f) 상기 e) 단계에서 얻어진 미지량의 작용기 피크의 세기와 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량 및 분광분석기 로 측정된 기준 유기박막 내 작용기 피크 세기를 비교하여 얻어진 기준 유기박막 내에 포함된 작용기의 단위면적당 절대량을 비교하여 분석대상 유기박막 내 작용기의 단위면적당 절대량을 구하는 단계;
    를 포함하는 유기박막 내 작용기의 정량방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기준 유기박막은 분석기준물질이 포함된 분석물질을 농도별로 제조한 농도별 유기박막을 실리카 단결정 기판, 표면 산화막이 형성된 실리콘 단결정 기판 또는 실리콘 단결정 기판에 스핀코팅하여 제조된 것을 특징으로 하는 유기박막 내 작용기의 정량방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분광분석기는 X-선광전자분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS), 퓨리에 변환된 적외선 분광기(Fourier Transform-Infra Red spectroscopy;FT-IR) 및 비행시간-이차이온질량분석기 (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry;ToF-SIMS)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기박막 내 작용기의 정량방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중에너지이온산란분광법(MEIS; Medium Energy Ion Scattering spectroscopy)을 이용하여 기준 유기박막 내에 포함된 작용기를 갖는 분석기준물질의 단위면적당 절대량의 측정방법은
    i) 상기 기준 유기박막의 일정 면적에 상기 기준 유기박막의 결정 방향으로 수소 이온(H+)을 주사하고 산란된 수소 이온의 에너지 및 방출량을 검출하는 단계;
    ii) 상기 검출된 수소 이온의 에너지 및 방출량을 바탕으로 상기 일정 면적에서의 원소별 면적 밀도를 얻는 단계; 및
    iii) 상기 기준 유기박막에 함유된 특정 원소의 면적 밀도로부터 분석기준물질의 밀도를 얻는 단계;
    를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 유기박막 내 작용기의 정량방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 iii)단계는 상기 분석기준물질의 면적 밀도로부터 유기박막의 작용기에 포함된 원소의 면적 밀도를 얻는 것을 특징으로 하는 유기박막 내 작용기의 정량방법.
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