KR20190117400A - 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법 - Google Patents

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KR20190117400A
KR20190117400A KR1020190040875A KR20190040875A KR20190117400A KR 20190117400 A KR20190117400 A KR 20190117400A KR 1020190040875 A KR1020190040875 A KR 1020190040875A KR 20190040875 A KR20190040875 A KR 20190040875A KR 20190117400 A KR20190117400 A KR 20190117400A
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김기환
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한양대학교 에리카산학협력단
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서울대학교산학협력단
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Abstract

하부 막을 준비하는 단계, 나노포어(nanopore)가 형성된 다공성 중간판을 준비하는 단계, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판 사이의 적층 계면에 결합력 제공체를 도포하는 단계, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판을 결합시키는 단계, 액상 시료를 상기 나노포어에 제공하는 단계, 상기 다공성 중간판 상에 상부 막을 적층하는 단계, 및 상기 액상 시료를 관찰하는 단계를 포함하는 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법이 제공된다.

Description

전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법{Observation method of liquid sample using electron microscope}
본 발명은 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법에 관련된 것으로, 상세하게는, 진공 환경에서 전자빔 투과 현미경으로 액상 시료를 관찰하는 방법에 관련된 것이다.
진공 환경에서 전자빔으로, 생물 및 광물과 같이 수분을 함유하고 있는 시료들, 또는 액체 환경에서 관찰이 수행되어야 하는 액상 시료들을 관찰하는 것은 아직까지 난제로 남아있다.
이는, 상기 전자빔 관찰은, 전자선을 사용함으로써 진공 환경을 요하기 때문이다. 즉, 상기 전자빔 관찰을 위한 진공 환경에서, 수분 또는 액체가 증발하기 때문에, 상기 액상 시료들을 유지 및 보존하기 어렵다는 것을 의미한다.
이에 따라, 종래에는, 액상 시료를 동결하여 관찰하는 방법을 이용하고 있다. 예를 들어, 대한민국특허 공개공보 KR20120138487A에는, 기체가스가 공급되고 액화되어 액화가스가 담기게 되는 열전도율이 우수한 금속재질의 액화용기와, 액체질소가 충진되는 액체질소용기와, 일 측은 상기 액화용기와 접하고 타 측은 상기 액체질소용기의 액체질소에 담기게 되는 열 매개수단을 포함하는, 전자현미경 관찰용 생체시료의 급속동결을 위한 가스 액화장치에 있어서, 상기 액화용기 내부에 내접하는, 열전도율이 우수한 금속재질이며, 기체가스 공급구가 관통되어 있는 다공성 냉각플레이트가 추가로 장착된 것을 특징으로 하는 투과전자현미경(TEM) 생체시료 관찰용 급속 동결을 위한 가스 액화장치가 개시되어 있다.
하지만, 액상 시료를 동결하여 전자빔으로 관찰하는 경우, 액상 시료 그 자체의 특성 평가가 불가한 것은 자명한 사실이다.
이에 따라, 최근 액상 시료를 밀봉하여 전자빔으로 관찰하려는 연구가 수행되고 있다. 그러나, 액상 시료를 밀봉하는 경우에, 선명한 이미지를 획득하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 전자빔 투과 현미경으로, 초고해상도의 액상 시료를 관찰할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 진공환경에서 초고해상도의 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 진공환경에서 액상 시료를 유지 및 보존하는 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 전자빔을 투과하는 이차원 물질로 이루어진 하부 막을 이용한 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 나노포어(nanopore)가 형성된 다공성 중간판을 이용한 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 반데르발스 힘(Van der Waals force)에 의해, 하부 막과 다공성 중간판이 결합되는 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 나노포어에 액상 시료가 제공되는 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법은, 전자빔을 투과하는 이차원 물질로 이루어진 하부 막을 준비하는 단계, 나노포어(nanopore)가 형성된 다공성 중간판을 준비하는 단계, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판 사이의 적층 계면에 결합력 제공체를 도포하는 단계, 및 상기 결합력 제공체를 휘발시켜, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판을 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합시키는 단계 이후에, 액상 시료를 상기 나노포어에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액상 시료를 제공하는 단계 이후에, 상기 다공성 중간판 상에 상부 막을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 막은, 전자빔을 투과하는 이차원 물질일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 막을 적층하는 단계 이후에, 상기 액상 시료를 향하여 전자빔을 투과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자빔을 투과시키는 단계는, 진공 환경에서 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합시키는 단계에서, 상기 결합력 제공체가 휘발하면서 반데르발스 힘(Van der Waals force)에 의해, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판이 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판을 준비하는 단계에 있어서, 상기 다공성 중간판은, 상기 다공성 중간판을 지지하는 지지층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 결합시키는 단계는, 상기 결합력 제공체를 휘발시킨 후 상기 지지층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판은, 자기 조립된(self-assembled) 양극 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판은, Si 및 SiNx 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판을 준비하는 단계는, 베이스층을 준비하는 단계, 상기 베이스층 상에, 예비 중간판을 형성하는 단계, 나노포어가 형성된 다공성 전사판을 준비하는 단계, 상기 예비 중간판 상에, 상기 전사판을 전사하는 단계, 및 상기 다공성 전사판의 나노포어 형상을 따라, 상기 예비 중간판에 나노포어를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판이 SiNx인 경우 상기 베이스층을 준비하는 단계는, 상기 베이스층에 희생층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 나노포어를 형성하는 단계는, 상기 예비 중간판에 나노포어를 형성한 후에, 상기 희생층의 식각을 위한 통로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판이 Si인 경우 상기 베이스층을 준비하는 단계는, 희생층을 포함하는 상기 베이스층을 준비하는는 단계를 포함하고, 상기 나노포어를 형성하는 단계는, 상기 예비 중간판에 나노포어를 형성한 후에, 상기 희생층의 식각을 위한 통로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법은, 하부 막을 준비하는 단계, 나노포어(nanopore)가 형성된 다공성 중간판을 준비하는 단계, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판 사이의 적층 계면에 결합력 제공체를 도포하는 단계, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판을 결합시키는 단계, 액상 시료를 상기 나노포어에 제공하는 단계, 상기 다공성 중간판 상에 상부 막을 적층하는 단계, 및 상기 액상 시료를 관찰하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액상 시료 관찰 방법에 의하면, 전자빔 관찰을 위한 진공 환경에서, 상기 액상 시료를 용이하게 유지 및 보존하여, 선명한 이미지를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 이미지의 분석이 용이한 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 단계 S120 및 단계 S130을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 단계 S140을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 단계 S150 및 단계 S160을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 단계 S170을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 구체적으로 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 11은 본 발명의 실험 예에 따른 다공성 중간판의 TEM(transmission electron microscope) 이미지이다.
도 12a는 본 발명의 실험 예에 따른 하부 막과 결합된 나노포어가 형성된 다공성 중간판의 TEM 이미지이다.
도 12b는 도 12a 삽입 도면(inset의 녹색 점선부)의 FFT(fast fourier transform) 이미지이다.
도 13은 본 발명의 실험 예에 따른 나노포어의 시간에 따른 TEM 이미지이다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 나노포어의 TEM 이미지이다.
도 14b는 도 14a의 확대도 및 FFT 이미지이다.
도 15는 본 발명의 실험 예에 따른 베이스층의 제거를 위한 통로를 보여주는 SEM(scanning electron microscope)이미지이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
생물 및 광물과 같이 수분을 함유하고 있는 시료들, 또는 액체 환경에서 관찰이 수행되어야 하는 액상 시료들에 전자빔 관찰을 수행하는 것은, 고상 시료들의 전자빔 관찰보다 까다롭다. 이는, 상기 전자빔 관찰은, 전자선을 사용함으로써 진공 환경을 요하기 때문이다. 즉, 상기 전자빔 관찰을 위한 진공 환경에서, 수분 또는 액체가 증발하기 때문에, 상기 액상 시료들을 유지 및 보존하기 어렵다는 것을 의미한다.
따라서, 진공 환경에서 상기 액상 시료들을 유지 및 보존하며, 상기 액상 시료들 그 자체의 선명한 이미지를 획득하는 것은, 전자빔 관찰 분야에서 난제로 남아있다.
본 명세서에서 진공이라 함은, 물리적인 압력이 0인 경우뿐 아니라, 전자빔 투과 현미경 관찰에 통상적으로 사용되는 저 압력을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
본 발명에서는, 전자빔 관찰을 위한 진공 환경에서, 액상 시료를 유지 및 보존하여, 그 자체의 선명한 이미지를 획득하는 것을 목표로 한다.
상술된 과제를 해결하기 위해, 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법이 설명된다. 이하에서 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법은 액상 시료 관찰 방법으로 약칭될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 단계 S120 및 단계 S130을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 단계 S140을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 단계 S150 및 단계 S160을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 단계 S170을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자현미경을 이용한 액상 시료(50) 관찰 방법은, 하부 막(10)을 준비하는 단계(S110), 나노포어(36)가 형성된 다공성 중간판(30)을 준비하는 단계(S120), 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30) 사이의 적층 계면에 결합력 제공체(20)를 도포하는 단계(S130), 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)을 결합시키는 단계(S140), 액상 시료(50)를 상기 나노포어(36)에 제공하는 단계(S150), 상기 다공성 중간판(30) 상에 상부 막(40)을 적층하는 단계(S160), 및 상기 액상 시료(50)를 관찰하는 단계(S170)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.
단계 S110
단계 S110에서, 도 2의 A에 도시된 바와 같이, 하부 막(10)을 준비할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 하부 막(10)은, 전자빔을 투과하는 이차원 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 막(10)은, 그래핀일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 하부 막(10)은, h-BN, MoS2, WS2, MoSe2, WSe2, 및 black phosphorus를 포함하는 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 막(10)은 상기 전자빔은 투과시키되, 액상 시료(50)는 차단시킬 수 있다.
따라서, 전자빔 투과 현미경으로 상기 액상 시료(50)를 관찰하는 경우, 상기 하부 막(10)은, 상기 액상 시료(50)를 밀봉하는 것에 의해, 진공 환경에서 상기 액상 시료(50)를 용이하게 유지 및 보존할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 막(10)은, 단일 원자층 두께 또는, 복수의 원자층 두께로 제공될 수 있으며, 그에 따른 효과를 수반할 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 막(10)이 단일 원자층 두께로 제공되는 경우, 전자빔 투과도가 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 하부 막(10)이 단일 원자층 두께로 제공되는 것에 의해, 상기 하부 막(10)으로 조사되는 전자빔의 산란을 최소화여, 전자빔 투과도가 향상될 수 있다. 즉, 상기 하부 막(10)이 단일 원자층 두께를 가지는 것에 의해, 초고해상도를 제공할 수 있는 것이다.
다른 예를 들어, 상기 하부 막(10)이 복수의 원자층 두께로 제공되는 경우, 결함 발생률을 저감할 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 막(10)을 통해, 액상 시료(50)를 용이하게 유지 및 보존시킬 수 있다.
또한, 상기 하부 막(10)이 복수의 원자층 두께를 가지는 것에 의해, 액상 시료(50) 수용 수율이 향상될 수 있다. 따라서, 단시간 내에 많은 수의 액상 시료(50)를 관찰할 수 있어, 경제적이다.
상기 하부 막(10)은, 상황에 따라 그 두께를 적절히 조절하여 이용할 수 있음은 물론이다.
단계 S120
단계 S120에서, 도 2의 B에 도시된 바와 같이, 다공성 중간판(30)을 준비할 수 있다. 상기 준비된 다공성 중간판(30)은, 단계 S110에서 준비된 하부 막(10) 상에 적층될 수 있다.
상기 다공성 중간판(30)을 보다 상세히 설명하기 위해, 도 3을 참조하면, 상기 다공성 중간판(30)은, 나노포어(36)가 형성된 판일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판(30)은, 상기 나노포어(36)가 규칙적 또는 불규칙적으로 분포된 판일 수 있다.
상기 나노포어(36) 각각의 두께는, 수백 nm 예를 들어, 500nm 이하일 수 있고, 지름은 수백 nm 이하일 수 있다.
예를 들어, 상기 다공성 중간판((30)은, 자기 조립된(self-assembled) 양극 산화물일 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 다공성 중간판(30)은 양극 산화 알루미늄(AAO; anodic aluminum oxide)일 수 있다.
금속재료 예를 들어, 알루미늄에, 일정 조건 하에서 양극 산화 공정을 수행하는 경우, 적어도 하나 이상의 자기 조립된 규칙적인 공극이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 적어도 하나 이상의 자기 조립된 규칙적인 공극이 형성되었다는 것은, 상기 AAO에, 규칙적인 분포를 가지는 나노포어(36)가 형성되었다는 것을 의미한다. 이때, 상기 AAO에 형성된 나노포어(36)의 지름 직경 및 높이는 균일할 수 있다. 다시 말해, 상기 AAO 즉, 상기 다공성 중간판(30)에, 지름 직경 및 높이가 균일한 나노포어(36)가 규칙적으로 분포될 수 있다.
상기 다공성 중간판(30)에, 지름 직경 및 높이가 균일한 나노포어(36)가 규칙적으로 분포된 경우, 액상 시료(50)의 관찰이 용이할 수 있다.
구체적으로, 상기 지름 직경 및 높이가 균일한 나노포어(36)가 규칙적으로 분포된 다공성 중간판(30)에, 액상 시료(50)가 제공되는 경우, 상기 액상 시료(50) 관찰을 위해 형성된 이미지의 분석이 용이할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 양극 산화 공정을 이용하는 경우, 금속 재료의 대면적에, 지름 직경 및 높이가 균일한 규칙적인 분포의 나노포어(36)를, 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 상기 다공성 중간판(30)의 대면적에 지름 직경 및 높이가 균일한 나노포어를 규칙적인 분포로 형성시킬 수 있는 것이다.
한편, 도 2의 B 및 도 3을 참조하면, 상기 다공성 중간판(30)을 지지하는 지지층(32)이 도시된 것을 확인할 수 있다.
상기 양극 산화 공정으로 제조된 AAO의 경우, 초박형의 두께로 형성되기 때문에, 충격에 약하며 깨지기 쉽다. 이에 따라, 상기 AAO를 보호 및 지지하기 위한 지지층이(32) 제공되는 것이다. 예를 들어, 상기 지지층(32)은 PMMA(poly methyl methacrylate)일 수 있다.
상기 지지층(32)은 상기 AAO를 사용하기 위한 소정의 목적이 달성되면 제거될 수 있다. 즉, 상기 AAO가, 단계 S110에서 준비된 다공성 중간판(30) 상에 적층되어, 상기 AAO 및 상기 다공성 중간판(30)이 결합된 후에, 상기 지지층(32)이 제거될 수 있는 것이다. 이와 관련해서는 후술하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 다공성 중간판(30)은, 상기 양극 산화 공정 이외의 방법으로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 나노포어(NP)가 형성된 전사판(TP)을 이용하는 방법이 제공될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은, 후술하기로 한다.
단계 S130
단계 S130에서, 도 2의 A 및 B에 도시된 바와 같이, 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30) 사이의 적층 계면에, 결합력 제공체(20)를 도포할 수 있다. 상기 결합력 제공체(20)는 액상의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합력 제공체(20)는 증류수 또는 초순수와 같이 정제된 물일 수 있다.
상기 결합력 제공체(20)는, 상기 하부 막(10) 상에 상기 다공성 중간판(30)을 적층하기 전에, 상기 하부 막(10) 또는 상기 다공성 중간판(30) 중에서 어느 하나의 일면에 도포하는 방식으로 제공될 수 있다.
후술하는 단계에서, 상기 결합력 제공체(20)에 의해 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)이 결합되는 방법을 설명하기로 한다.
단계 S140
단계 S140에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)을 결합시킬 수 있다.
단계 S130에서 상술된 바와 같이, 상기 결합력 제공체(20)에 의해, 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)이 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30) 사이의 적층 계면에 도포된 결합력 제공체(20)를 휘발(즉, 증발)시킬 수 있다.
상기 결합력 제공체(20)가 휘발하면서, 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30) 사이에 반데르발스 힘(Van der Waals force)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)이 결합할 수 있는 것이다.
상기 결합력 제공체(20)를 휘발시키기 위한 방법의 일례로써, 상기 하부 막(10), 상기 하부 막(10) 상에 적층된 다공성 중간판(30), 및 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30) 사이의 적층 계면에 도포된 결합력 제공체(20)를 포함하는 적층 구조물을, 핫 플레이트(hot plate)를 이용해 가열할 수 있다.
이에 따라, 상기 결합력 제공체(20)는 가열되어 휘발되고, 상기 하부 막(10) 및 상기 다공성 중간판(30)은 반데르 발스 힘에 의해 결합될 수 있는 것이다.
한편, 도 4를 참조하면, 도 3과는 달리, 상기 지지층(32)이 도시되지 않은 것을 확인할 수 있다. 이는, 상기 하부 막(10) 및 다공성 중간판(30)이, 상기 결합력 제공체(20)에 의해 결합된 후에, 상기 지지층(32)을 제거한 것을 의미한다. 도 2의 C를 참조하여, 상기 지지층(32)을 제거하는 방법을 설명하기로 한다.
도 2의 C를 참조하면, 상기 하부 막(10), 및 상기 하부 막(10) 상에 적층된 다공성 중간판(30, 여기서 다공성 중간판(30)은 지지층(32)을 포함하고 있음)을 포함하는 적층 구조물을, 식각 용액(etchant, 34)에 침지할 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 용액(34)은, 단계 S120에서 상술된 바와 같이, 상기 지지층(32)이 PMMA인 경우, 아세톤일 수 있다.
상기 적층 구조물을, 상기 식각 용액(34)에 침지하는 것에 의해, 상기 다공성 중간판(30)의 지지층(32)이 용이하게 식각될 수 있다.
이에 따라, 도 2의 D 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지층(32)이 제거되어, 상기 하부 막(10), 및 상기 하부 막(10) 상에 적층된 다공성 중간판(30)을 포함하는 적층 구조물을 수득할 수 있다.
단계 S150
단계 S150에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 액상 시료(50)를 상기 나노포어(36)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 액상 시료(50)는, 상기 하부 막(10) 상에 적층된 다공성 중간판(30)의 나노포어(36)에, 드롭(drop) 시키는 방법으로 제공될 수 있다.
상기 액상 시료(50)는, 액체 환경에서 관찰이 수행되어야 하는 시료들, 또는 생물 및 광물과 같이 수분을 함유하고 있는 시료들 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 상기 하부 막(10)이, 전자빔은 투과시키되 액상 시료(50)의 유출은 차단시키는 이차원 물질로 이루어지는 것에 의해, 상기 나노포어(36)에 제공된 액상 시료(50)가, 진공 환경에서 용이하게 유지 및 보존될 수 있다.
이하, 후술되는 단계에서, 상기 액상 시료(50)를, 상기 나노포어(36)에 완전히 밀봉시키기 위하여, 상부 막(40)을 제공하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
단계 S160
단계 S160에서, 도 2의 E 및 F와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 중간판(30) 상에 상부 막(40)을 적층할 수 있다.
상기 상부 막(40)은, 단계 S110에서 상술된 하부 막(10)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 막(40)은, 그래핀일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 상부 막(40)은, h-BN, MoS2, WS2, MoSe2, WSe2, 및 black phosphorus를 포함하는 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
이에 따라, 상기 상부 막은(40), 상기 하부 막(10)과 동일한 효과를 제공할 수 있다(단계 S110 참조). 즉, 상기 상부 막은(40)은 상기 전자빔은 투과시키되, 액상 시료(50)는 차단시킬 수 있다.
즉, 상기 액상 시료(50)는, 상기 액상 시료(50)를 차단시키는 상기 하부 막(10) 및 상기 상부 막(40) 사이에 제공되는 것이다. 따라서, 상기 액상 시료(50)가, 상기 나노포어(36)에 제공되어, 상기 하부 막(10) 및 상기 상부 막(40)에 의해 용이하게 밀봉될 수 있다.
이에 따라, 진공 환경에서 전자빔 투과 현미경으로 상기 액상 시료(50)를 관찰하는 경우, 상기 액상 시료(50)를 용이하게 유지 및 보존할 수 있다.
상기 상부 막(40)을 적층하는 방법은, 단계 S130 및 단계 S140과는 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 액상 시료(50)가 결합력 제공체의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 액상 시료(50)의 휘발에 의하여 다공성 중간판(30)에 상기 상부 막(40)이 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 간단한 공정으로 상기 다공성 중간판(30) 상에 상기 상부 막(40)을 적층할 수 잇는 것이다.
단계 S170
단계 S170에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 액상 시료(50)를 관찰할 수 있다. 예를 들어, 상기 액상 시료(50)를 관찰하는 것은 전자빔 투과 현미경을 이용해 수행될 수 있다.
구체적으로, 전자빔 투과 현미경을 이용해, 상기 액상 시료(50)를 관찰하기 위해, 진공 환경에서 전자총으로부터 조사된 전자빔이 집광렌즈에서 집광될 수 있다.
이후, 상기 집광된 전자빔이, 상기 액상 시료(50)를 투과할 수 있다.
상기 액상 시료(50)를 투과한 전자빔은, 대물렌즈 및 투사렌즈를 차례로 거쳐 관찰 스크린에 도달 할 수 있고, 이에 따라, 상기 관찰 스크린에 이미지가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 액상 시료(50)는, 상기 하부 막(10) 및 상기 상부 막(40)에 의해 밀봉되어 있다. 따라서, 상기 진공 환경에서 상기 액상 시료(50)의 관찰이 수행되는 동안, 상기 액상 시료(50)가 용이하게 유지 및 보존될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액상 시료 관찰 방법이 설명되었다.
상술된 단계 S110 내지 S170에 따른 액상 시료 관찰 방법에 의하면, 전자빔 관찰을 위한 진공 환경에서, 상기 액상 시료(50)를 용이하게 유지 및 보존하여, 선명한 이미지를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 이미지의 분석이 용이한 효과를 제공한다.
상술된 실시 예에서는, 단계 S120에서, 상기 다공성 중간판(30)으로써, 자기 조립된 양극 산화물을 재료로 이용하는 방법을 설명하였다.
이하, 상기 다공성 중간판(30)으로써 다른 재료를 이용한, 단계 S120의 다른 실시 예에 따른 액상 시료(50) 관찰 방법이 설명된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 설명하기 위한 순서도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120은, 베이스층(37)을 준비하는 단계(S121), 상기 베이스층(37) 상에, 예비 중간판(39)을 형성하는 단계(S122), 나노포어(NP)가 형성된 전사판(TP)을 준비하는 단계(S124), 상기 예비 중간판(39)에, 상기 전사판(TP)의 나노포어(NP)를 전사하는 단계(S126), 및 상기 베이스층(37)의 제거를 위한 통로(P)를 형성하는 단계(S128)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.
단계 S121
단계 S121에서, 베이스층(37)을 준비할 수 있다. 상기 베이스층(37)은 상기 다공성 중간판(30)의 재료에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 중간판(30)으로써, SiNx가 재료로 이용되는 경우, 상기 베이스층(37)은 Si일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 다공성 중간판(30)으로써, Si가 재료로 이용되는 경우, 상기 베이스층(37)은 SOI(silicon on Insulator)일 수 있다. 상기 준비되는 베이스층(37)은, 상술된 실시 예들에 한정되지 않고, 상기 다공성 중간판(30)의 종류에 따라 변형되어 제공될 수 있다.
단계 S121에서 준비되는 상기 베이스층(37)은, 후술되는 단계에서 상기 베이스층(37) 상에 형성되는 다공성 중간판(30)을 지지하는 지지층의 역할을 할 수 있다.
따라서, 상기 베이스층(37)에 의해, 상기 다공성 중간판(30)이 용이하게 보호 및 지지될 수 있다.
단계 S122
단계 S122에서, 상기 베이스층(37) 상에, 예비 중간판(39)을 형성할 수 있다.
상기 예비 중간판(39)은, 상기 나노포어(36)가 형성된 다공성 중간판(30)을 제조하기 위해 마련되는, 상기 나노포어(36) 형성 전의 예비 판(bare plate)일 수 있다. 즉, 상기 예비 중간판(39)은, 상기 다공성 중간판(30)과 상기 나노포어(36)를 포함하지 않는 다는 점에서 상이할 뿐, 동일한 재료인 것이다.
단계 S124
단계 S124에서, 도 8의 I에 도시된 바와 같이, 나노포어(NP)가 형성된 전사판(TP)을 준비할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노포어(NP)가 형성된 전사판(TP)은 자기 조립된 양극 산화물 일 수 있다. 예를 들어, 상기 전사판(TP)은, 양극 산화 알루미늄(AAO)일 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 전사판(TP)은 자기 조립된 양극 산화물인 것에 의해, 규칙적으로 분포된 나노포어(NP)를 포함할 수 있다. 상기 나노포어(NP)의 지름 직경 및 높이는 균일할 수 있다.
따라서, 후술되는 단계에서, 상기 전사판(TP)의 나노포어(NP)를 상기 예비 중간판(39)에 전사하는 경우, 상기 예비 중간판(39)에, 나노포어(36)를 형성할 수 있다.
단계 S126
단계 S126에서, 도 8의 J 및 Ka에 도시된 바와 같이, 상기 예비 중간판(39)에, 상기 전사판(TP)의 나노포어(NP)를 전사할 수 있다.
상기 예비 중간판(39)에, 상기 전사판(TP)의 나노포어(NP)를 전사하는 방법은, 상기 예비 중간판(39) 상에 상기 나노포어(NP)가 형성된 전사판(TP)을 제공하는 단계, 상기 전사판(TP)의 나노포어(NP)의 형상을 따라, 상기 예비 중간판(39)을 건식 식각하여, 상기 예비 중간판(39)에 나노포어(36)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이로써, 상기 나노포어(36)이 형성된 상기 다공성 중간판(30)을 용이하게 제조할 수 있다.
상술된 단계 S121 내지 단계 S126에 의해 제조된 다공성 중간판(30)은, 상기 전사판(TP)이 AAO인 것에 의해, 상기 AAO의 나노포어(NP) 형상을 따라, 규칙적으로 분포된 나노포어(36)을 포함할 수 잇다.
도 8의 Kb에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 중간판(30)이 제조된 후에, 상기 전사판이 제거될 수 있다.
단계 S128
단계 S128에서, 상기 다공성 중간판(30)의 수득을 위하여, 상기 다공성 중간판(30)에 계면하는 희생층 제거를 위한 통로(P)를 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스층(37)의 두께는, 상기 다공성 중간판(30)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 상기 다공성 중간판(30)을 형성한 이후에, 상기 베이스층(37)을 제거하는데 많은 시간이 소요될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 베이스층(37)을 용이하게 제거하기 위한 방법을 제공한다.
다공성 중간판(30)으로부터 상기 베이스층(37)을 용이하게 분리하여 제거하기 위해, 상기 베이스층(37) 상의 다공성 중간판(30)에, 상기 베이스층(37) 제거를 위한 통로(P)를 형성할 수 있다.
상기 통로(P)를 형성하는 방법은, 상기 다공성 중간판(30) 상에 통로 형성 마스크(PM)를 제공하는 단계, 및 상기 통로 형성 마스크(PM)의 통로(P) 형상을 따라, 상기 다공성 중간판(30)을 식각하여 통로(P)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 베이스층(37)을 용이하게 제거할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은, 상기 베이스층(37)으로 사용되는 재료에 따라 도 9 및 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 베이스층(37)의 제거는, 도 8의 N에 도시된 바와 같이, 상기 베이스층(37) 상의 다공성 중간판(30)과 상기 하부막(10)이 결합하는 단계 즉, 단계 S140 이후에 수행될 수 있다.
이에 따라, 단계 S121에서 상술된 바와 같이, 상기 베이스층(37)은, 상기 다공성 중간판(30)과 상기 하부막(10)이 결합하기 전까지, 상기 다공성 중간판(30)을 지지하는 역할을 할 수 있는 것이다.
즉, 단계 S128(베이스층(37) 제거를 위한 통로(P) 형성 단계) 이후에, 단계 S130(결합력 제공체(20) 도포 단계) 및 단계 S140(하부막 (10) 및 다공성 중간판(30)의 결합 단계)이 수행될 수 있다. 이후, 도 1의 단계 S150(액상 시료(50) 제공 단계)이 수행되기 전, 상기 베이스층(37)이 제거될 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 다공성 중간판의 제조 방법을, SiNx로 이루어진 다공성 중간판에 적용하는 경우를 도 9를 참조하여 상술하고, Si로 이루어진 다공성 중간판에 적용하는 경우를 도 10을 참조하여 상술하기로 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하여, SiNx로 이루어진 다공성 중간판(30)을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
상기 다공성 중간판(30)이 SiNx인 경우, 다른 실시 예에 따른 단계 S120은, Si 베이스층(37)을 준비하는 단계(도 9의 G1), 상기 Si 베이스층(37) 상에 SiO2 희생층(38)을 형성하는 단계(도 9의 H1), 상기 SiO2 희생층(38) 상에 SiNx 예비 중간판(39)을 적층하는 단계(도 9의 J1a), 상기 SiNx 예비 중간판(39) 상에 상기 나노포어(NP)가 형성된 AAO 전사판(TP)을 제공하는 단계(도 9의 J1b), 상기 AAO 전사판(TP)의 나노포어(NP)의 형상을 따라, 상기 SiNx 예비 중간판(39) 을 건식 식각하여, 상기 SiNx 예비 중간판(39)에 나노포어(36)을 형성하여 SiNx 다공성 중간판(30)을 제조하는 단계(도 9의 K1a), 상기 AAO 전사판(TP)을 제거하고, 상기 SiNx 다공성 중간판(30)을 노출시키는 단계(도 9의 K1b), 및 상기 SiNx 다공성 중간판(30) 상에 통로 형성 마스크(PM)를 제공하고, 상기 통로 형성 마스크(PM)의 통로(P) 형상을 따라, 상기 SiNx 다공성 중간판(30) 및 상기 SiO2 희생층(38)을 식각하여 통로(P)를 형성하는 단계(도 9의 L1)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 SiNx 다공성 중간판(30) 및 상기 SiO2 희생층(38)을 식각하여 상기 통로(P)를 형성하는 단계를 통해, 희생층(38)을 식각하기 위한 식각액이 침투하는 경로가 제공될 수 있다.
상기 통로(P)를 형성하는 단계(도 9의 L1) 이후에, 상기 SiNx 다공성 중간판(30)과 상기 하부 막(10)과 사이의 적층 계면에 결합력 제공체(20)를 도포하는 단계(도 9의 M1, 도 1 단계 S130), 및 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)을 결합시키는 단계(도 9의 N, 도 1단계 S140)가 수행될 수 있다.
이후 SiO2 희생층(38) 및 Si 베이스층(37)은 제거될 수 있음은 앞서 설명한 바와 동일하다. 이 때, SiO2 이루어진 희생층(38)에 통로(P)가 형성되어 있으므로, 식각액이 SiO2와 접촉하는 방향이 다양화될 수 있다. 이에 따라 빠른 시간 내에 희생층(38)이 제거될 수 있다. 상기 희생층(38)이 제거됨에 따라 자연스럽게 다공성 중간판(30)과 Si 베이스층(37)이 분리될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단계 S120을 구체적으로 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 10을 참조하여, 도 9를 참조하여, Si로 이루어진 다공성 중간판(30)을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
상기 다공성 중간판(30)이 Si인 경우, 다른 실시 예에 따른 단계 S120은, 희생층을 포함하는 SOI 베이스층(37)을 준비하는 단계(도 10의 G2, 여기서 상기 SOI는, Si층(37a), SiO2 희생층(38), 및 Si층(37c)이 차례로 적층된 구조로 준비될 수 있다), 상기 Si 베이스층(37)의 Si층(37c) 일부를 산화시켜 SiO2 산화물층(41)을 형성하는 단계(도 10의 H2), 상기 SiO2 산화물층(41)을 식각하여, 잔존된 Si층(37c) 즉, Si 예비 중간판(39)을 노출시키는 단계(도 10의 J2a), 상기 Si 예비 중간판(39) 상에 상기 나노포어(NP)가 형성된 AAO 전사판(TP)을 제공하는 단계(도 10의 J2b), 상기 AAO 전사판(TP)의 나노포어(NP)의 형상을 따라, 상기 Si 예비 중간판(39)을 건식 식각하여, 상기 Si 예비 중간판(39)에 나노포어(36)을 형성하여 Si 다공성 중간판(30)을 제조하는 단계(도 10의 K2a), 상기 AAO 전사판(TP)을 제거하고, 상기 Si 다공성 중간판(30)을 노출시키는 단계(도 10의 K2b), 및 상기 Si 다공성 중간판(30) 상에 통로 형성 마스크(PM)를 제공하고, 상기 통로 형성 마스크(PM)의 통로(P) 형상을 따라, 상기 Si 다공성 중간판(30) 및 상기 베이스층(37)의 SiO2 희생층(38)을 식각하여 통로(P)를 형성하는 단계(도 10의 L2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, Si 다공성 중간판(30) 및 상기 희생층(38)을 식각하여 상기 통로(P)를 형성하는 단계를 통해, 상기 희생층(38)을 식각하기 위한 식각액이 침투하는 경로가 제공될 수 있다.
도 9를 통해 상술된 바와 마찬가지로, 상기 통로(P)를 형성하는 단계(도 10의 La) 이후에, 상기 Si 다공성 중간판(30)과 상기 하부 막(10)과 사이의 적층 계면에 결합력 제공체(20)를 도포하는 단계(도 10의 M2, 도 1의 단계 S130), 및 상기 하부 막(10)과 상기 다공성 중간판(30)을 결합시키는 단계(도 10의 N, 도 1의 단계 S140)가 수행될 수 있다.
이후 Si 베이스층(37)은 제거될 수 있음은 앞서 설명한 바와 동일하다. 이 때, 희생층(38)에 통로(P)가 형성되어 있으므로, 식각액이 SiO2와 접촉하는 방향이 다양화될 수 있다. 이에 따라 빠른 시간 내에 희생층(38)이 제거될 수 있다. 상기 희생층(38)이 제거됨에 따라 자연스럽게 다공성 중간판(30)과 Si 베이스층(37a)가 분리될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따르면, AAO로 이루어진 다공성 중간판(30)을 제조하는 경우, 친수성 액상 시료(50)의 관찰이 용이할 수 있다.
이는, 상기 AAO가 친수성을 가지기 때문이다.
한편, 상술된 본 발명의 다른 실시 예를 통해, Si 및 SiNx 중에서 적어도 어느 하나로 이루어진 다공성 중간판(30)을 제조하는 경우, 소수성 액상 시료(50)의 관찰이 용이할 수 있다.
또한, 상기 SiNx 및 Si 중에서 적어도 어느 하나로 이루어진 다공성 중간판(30)을 제조하는 경우, 도 1의 단계 S140에서, 상기 하부 막(10) 및 상기 다공성 중간판(30)의 결합과, 상기 다공성 중간판(30) 및 상기 상부 막(40)의 결합이 용이할 수 있다.
이는, 상기 Si 및 SiNx 중에서 적어도 어느 하나로 이루어진 다공성 중간판(30)의 표면 거칠기가 낮기 때문이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 액상 시료(50)의 물성에 따라, 상기 다공성 중간판(30)의 재료를 적합하게 선택하여 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예가 설명된다.
도 11은 본 발명의 실험 예에 따른 다공성 중간판의 TEM(transmission electron microscope) 이미지이다.
도 11을 참조하면, 상기 다공성 중간판(30)에, 지름 직경 및 높이가 균일한 나노포어(36)이 규칙적으로 분포된 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 상기 나노포어(36)에, 액상 시료(50)가 제공되는 경우, 상기 액상 시료(50) 관찰을 위해 형성된 이미지의 분석이 용이할 수 있다.
도 12a는 본 발명의 실험 예에 따른 하부 막과 결합된 나노포어가 형성된 다공성 중간판의 TEM 이미지이고, 도 12b는 도 12a 삽입 도면(inset의 녹색 점선부)의 FFT(fast fourier transform) 이미지이다.
도 12a를 통해 획득한 TEM 이미지를 fourier transform하여, 도 12b의 FFT 이미지를 수득하였다. 도 12b의 육각 패턴(적색 원으로 표시한 부분)을 통해, 그래핀의 전자 빔 회절 패턴과 일치하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실험 예에 따른 나노포어(36)가 형성된 다공성 중간판(30)과 그래핀으로 이루어진 하부 막(10)이 결합된 것을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 실험 예에 따른 나노포어의 시간에 따른 TEM 이미지이다.
도 13을 참조하면, 상기 나노포어(36)에 제공된 액상 시료(50)가 시간에 따라 유동하는 것을 관찰할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실험 예에 따른 액상 시료 관찰 방법을 이용하는 경우, 진공 환경에서 상기 액상 시료(50)가 용이하게 유지 및 보존되는 것을 알 수 있다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 나노포어의 TEM 이미지이고, 도 14b는 도 14a의 확대도 및 FFT 이미지이다.
도 14a 및 14b에서는 상기 다공성 중간판(30)으로써, Si가 재료로 이용되는 경우의 나노포어(36)를 관찰할 수 있다.
도 14a를 통해, 상기 다공성 중간판(30)에, 나노포어(36)가 규칙적으로 분포된 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 14b의 나노포어(36)의 육각 패턴(적색 원으로 표시한 부분)을 통해, 그래핀의 전자 빔 회절 패턴과 일치하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실험 예에 따른 나노포어(36)가 형성된 다공성 중간판(30)과 그래핀으로 이루어진 하부 막(10)이 결합된 것을 알 수 있다.
도 15는 본 발명의 실험 예에 따른 베이스층의 제거를 위한 통로를 보여주는 SEM(scanning electron microscope) 이미지이다.
도 15를 참조하면, 상기 통로(P)를 통해, 상기 희생층(38)으로 식각 용액이 용이하게 침투할 수 있다. 따라서, 상기 희생층(38)의 식각을 통해, 상기 베이스층(37)이 용이하게 제거될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 하부 막
20: 결합력 제공체
30: 다공성 중간판
32: 지지층
34: 식각 용액
36: 나노포어
37: 베이스층
38: 희생층
39: 예비 중간판
40: 상부 막
41: 산화물층
50: 액상 시료
TP: 전사판
NP: 나노포어
PM: 통로 형성 마스크
P: 통로

Claims (14)

  1. 전자빔을 투과하는 이차원 물질로 이루어진 하부 막을 준비하는 단계;
    나노포어(nanopore)가 형성된 다공성 중간판을 준비하는 단계;
    상기 하부 막과 상기 다공성 중간판 사이의 적층 계면에 결합력 제공체를 도포하는 단계; 및
    상기 결합력 제공체를 휘발시켜, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판을 결합시키는 단계;를 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 결합시키는 단계 이후에, 액상 시료를 상기 나노포어에 제공하는 단계를 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 액상 시료를 제공하는 단계 이후에, 상기 다공성 중간판 상에 상부 막을 적층하는 단계를 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 상부 막은, 전자빔을 투과하는 이차원 물질인, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 상부 막을 적층하는 단계 이후에,
    상기 액상 시료를 향하여 전자빔을 투과시키는 단계를 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전자빔을 투과시키는 단계는, 진공 환경에서 수행되는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 결합시키는 단계에서,
    상기 결합력 제공체가 휘발하면서 반데르발스 힘(Van der Waals force)에 의해, 상기 하부 막과 상기 다공성 중간판이 결합되는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 다공성 중간판을 준비하는 단계에 있어서,
    상기 다공성 중간판은, 상기 다공성 중간판을 지지하는 지지층을 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 결합시키는 단계는, 상기 결합력 제공체를 휘발시킨 후 상기 지지층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 다공성 중간판은, 자기 조립된(self-assembled) 양극 산화물을 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 다공성 중간판은, Si 및 SiNx 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 다공성 중간판을 준비하는 단계는,
    베이스층을 준비하는 단계;
    상기 베이스층 상에, 예비 중간판을 형성하는 단계;
    나노포어가 형성된 전사판을 준비하는 단계;
    상기 예비 중간판 상에, 상기 전사판을 전사하는 단계; 및
    상기 전사판의 나노포어 형상을 따라, 상기 예비 중간판에 나노포어를 형성하는 단계를 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 다공성 중간판이 SiNx인 경우 상기 베이스층을 준비하는 단계는,
    상기 베이스층에 희생층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 나노포어를 형성하는 단계는,
    상기 예비 중간판에 나노포어를 형성한 후에, 상기 희생층의 식각을 위한 통로를 형성하는 단계를 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 다공성 중간판이 Si인 경우 상기 베이스층을 준비하는 단계는,
    희생층을 포함하는 상기 베이스층을 준비하는 단계를 포함하고,
    상기 나노포어를 형성하는 단계는,
    상기 예비 중간판에 나노포어를 형성한 후에, 상기 희생층의 식각을 위한 통로를 형성하는 단계를 더 포함하는, 전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법.
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