공머생의 공부노트

임피던스 분석법은 측정하고자 하는 시료에 교류 자극을 줌으로서 얻어지는 임피던스를 분석하는 방법으로 보통 주파수에 따라 실수 저항과 허수저항을 얻을 수 있다. 시료에 교류전압을 가하여 임피던스를 얻어내는 측정은 배터리, 전해 셀 같이 여러 화학종이 존재하는 계에 대해서 측정을 할 수 있을 뿐만 아니라 고체/고체 계면을 가지는 반도체나 더 복잡한 계면 구조를 가지는 경우에도 적용시킬 수 있어 그 범용성이 높다.  임피던스를 구하기 위한 가장 쉽고 고전적인 이해는 값을 구하려는 셀을 임피던스 브리지 한쪽에 연결하고 반대쪽에 연결된 R과 C를 조정하여 브리지의 균형을 맞추는 것이다. 측정 주파수를 가했을때 이 회로가 작동한다면, 전기화학셀과 동등하게 연결된 R과 C의 값이 셀의 밖에서 정해진다. 이를 통해 우..

수동소자를 구성하는 것은 chip들은 결국 소재이다. 소재의 비저항, 유전율, 투자율과 형상계수에 따라 회로성분이 결정된다. 즉 소재의 저항과 커패시턴스를 측정함으로서 비저항 (또는 전도도)와 유전율을 구할 수 있다.대부분의 고체 세라믹이나 반도체 디바이스의 경우 전자가 지나가지만 동시에 커패시턴스를 가진다. 그러므로 위의 회로와 같이 저항 R과 콘덴서 C가 병렬연결 되어있는 회로를 먼저 고려하자.  저항을 병렬으로 연결하는 경우 병렬 연결 원리에 의해 합성 저항은 아래 식과 같으며$$ \frac{1}{R}\ =\ \frac{1}{R1}+\frac{1}{R2}$$같으며 임피던스도 마찬가지로 병렬 합성저항의 방식을 그대로 적용하며 커패시터의 경우 용량 리엑턴스를 사용한다. $$ \ \frac{1}{Z}\ ..

직류전압이 아닌 교류전압이 계에 주어졌을 경우 3소자의 거동은 직류전원과 완전히 다른 모습을 보인다. 교류전압은 시간에 따라 전위차가 변화하는데 주로 사인파의 형태를 보이게 된다. 이때의 교류전압의 형태는 Vac(t)= V0 Sin(wt) 의 함수로 나타낼 수 있다. (w =2PI*f 진동수) 이때 저항의 경우 V=IR의 옴의 법칙이 그대로 성립하여 I = V/R의 관계식이 성립하며 Iac(t) = I0Sin(wt)의 전류 방정식을 갖게되며 이는 위상차가 존재하지 않고 전압의 증가에 따라 선형적인 증가 특성을 보여준다.커패시턴스가 포함된 회로의 경우는 Q=CV가 성립하는데, 콘덴서에는 전압이 가해짐에 따라 전하가 축적되고 이는 전압과 정전용량 상수에 비례한다. 커패시터만 존재하는 회로에서 커패시터의 전압..

우리가 일반적으로 전기회로를 구성할 때 크게 저항, 인덕턴스, 캐퍼시턴스의 구성요소로 시스템을 분석하게 된다. 회로를 구성하는 3가지 요소는 각각의 물리적 현상에 의해 전류를 적게 흐르게 만들거나, 전압을 흐르지 못하게 만들거나, 시간이 지남에 따라 전류가 정상상태로 흐르게 하는 현상을 보인다. 이 3가지의 회로요소가 중요한 이유는 모든 물리적 형태를 가지는 회로는 위의 3가지 회로의 선형결합으로 이해될 수 있으며 전압과 전류의 따른 미분방정식의 선형결합으로 그 전압, 전류를 시간에 따른 함수로 만들 수 있기 때문이다. 또한 이 회로요소들은 우리가 사용하는 전기화학 시스템에서 반도체, 유기/비유기성 계면, 배터리의 시스템에 그대로 이 이론을 접목시킬 수 있기 때문에 3가지 요소에 대한 물리적 이해는 필수..

SAED 패턴은 TEM에서 가속된 전자가 시편을 만났을 때 회절함으로서 발생한다. 가속된 전자는 마치 X선 처럼 물질을 만나 경로가 꺾이고 이때 틀어진 경로의 전자들이 SAED 패턴의 점을 만든다. 일종의 Electron diffraction인 것이다. 이때 회절의 이론은 X선을 이용한 공식과 거의 유사하다.  1. TEM에서 전자의 회절가속된 전자는 매우 낮은 파장을 만나면 브래그 법칙에 따라 회절하고 이에 따라 일부 결정면을 만나면 그 경로가 꺾인다. 이때 입사하는 전자의 방향을 So라고 하고 그대로 투과하는 전자의 방향을 S1이라고 하자. So와 S1는 항상 같은 방향을 가지게 될 것이다. 이때 S1에서 일부 전자들은 상황이 맞다면 결정의 면에 의해 S2처럼 방향이 꺾이게 된다. X선의 회절에서와의..

SAED diffraction 해석 1에서는 간단히 SAED의 원리에 대해 다루고 무엇을 해야하는지에 대해 이야기 했으며, 다음 포스팅에서부터는 회절에 의한 일반적인 원리와 인덱싱을 위한 기초 지식을 다룰 계획입니다. 만일 해석법에 대해 바로 보고 싶다면 "SAED diffraction 해석 4"를 참고해주기 바랍니다. 하지만 올바른 해석을 위해 2, 3편의 내용 또한 필수적이니 필요한 순간에 다시 돌아오면 도움이 될 것이라도 확신합니다. (만일 기기분석을 듣는다면 이 한문제를 포기하지 않길 바랍니다, 문제를 풀기 위해서는 1,4편의 내용만 보는걸 추천합니다)  1. 역격자와 결정 결정의 unit cell 원자의 배열중에 가장 작은 단위를 통해 정의하고 이를 통해 우리는 결정의 기본 벡터를 정의하게 된다..

TEM 분석을 진행하면 샘플의 이미지를 얻게 되고 스펙에 따라 원자가 구별 가능한 수준으로 확대하여 이미지를 얻을 수 있다. 하지만 TEM의 분석에서 한가지 더 강력한 점은 전자도 물질파에 해당되기에 산란과 더불어 회절이 발생하고 마치 X선과 같이 회절 패턴을 분석할 수 있다.  이를 Selected area diffraction 줄여서 SAED 분석이라고 부르며 TEM 이미징 기술과 더불어 가장 근본적인 분석의 방법이다.   위의 그림과 같이 TEM 빔이 집속되는 아주 작은 구역에서 시편을 투과한 전자들은 결정에 의해 회절하고 이를 조리개를 변경하여 선택된 이미지에서의 회절 패턴 이미지를 동시에 얻을 수 있다. 이를 통해 물질의 결정 상수와 면간거리, 결정 구조들을 추측해낼 수 있으며 종합적인 분석이 ..

EELS분석은 Electron Energy-Loss Spectroscopy의 약자로서 STEM모드에서 전자를 입사시킨 후 방출된 전자의 에너지를 바탕으로 전자가 잃어버리는 에너지의 양을 측정한다.  이릍 바탕으로 전자의 에너지 손실에 대한 spectrum을 그려낼 수 있는데 주로 정성분석, 정량분석, 이미징에 사용하며 특히 금속의 Plasmons 공명을 얻어낼 수 있다는 점에서 유용하게 사용한다.   EELS에서는 비탄성 충돌하는 전자에 대해서만 고려하여 분석한다.  1. EELS 스펙트럼 시편을 통과하여 전자가 에너지를 잃어버린 것을 기록한 스펙트럼은 크게 3가지로 나누어서 생각할 수 있다.  1. Zero loss peak전자가 에너지를 잃지 않은 구간이다. 이로부터 시편의 정보를 얻어낼수는 없지만 ..