½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 2, 2007¸ 8 Z 4, pp. 97∼100
« ¾X ì È m ôQ ß O Ë8 ý < gX c lÊ Ý þ { ÚP a x ¢ ½¬ 8 ý m Ä Z ذ Ë Ñ] K ¡ ì Å
»g ` @+ Ö < ∗ · »6 0 x · »] @ · »+ ä ÷ 7 B
;@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , ; 402-749
ò 6 B0 ² ? · »g ` @ û B · ® £ . > ¬ £
¦ 9@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 136-713 (2007¸ 7 Z 4 10{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
Ä
ºo H AFM// B N í& h ë ß 4 ¤ ½ + Ë & ³p â ` ¦ ] j # l o < Æ& h × æ ½ + Ë~ ½ ÓZ O \ _ K ] j ) a é ß { 9 poly (3-methylthiophene) ¸È ÓÚ Ô\ @ /K topography % ò © õ ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ 8 £ ¤& ñ % i . : r © q \ ¦ s
6 x ¸ r « Ñ_ ½ ¨ ¸& h : £ ¤f ç õ F g < Æ& h : £ ¤f ç ` ¦ " f Ð q § " f z ´+ « >` ¦ ' ½ + É Ã º e .
¢
¸ô Ç _ ° ú É r ¸È ÓÚ Ô\ " f ¸ 0 Au \ @ /ô Ç ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ % 3 ` ¦ à º e Ü ¼ 9 8 £ ¤& ñ õ ë ß Û ¼& 7 à
Ô! 3 s ¸È ÓÚ Ô_ 0 Au \ p [ jô Ç s \ ¦ Ðs H כ ` ¦ · ú è q à º e % 3 .
PACS numbers: 07.60.Pb,78.30.Jw,81.05.Ys
Keywords: / B N í& h F g < Æ & ³p â , " é ¶ § 4 & ³p â , ë ß ì rF g, e ¦ o Q ¸È ÓÚ Ô
I. " e  ] Ø
ë ß ì rF g < Æ É r Ä »l Ó ü t x 9 Ò q t^ F « Ñ[ þ t ÐÂ Ò' F g < Æ& h ,
½
¨ ¸& h : £ ¤$ í ì r$ 3 ` ¦ Ã º' ½ + É Ã º e H q õ & h ì rF g < Æ l Õ
ü
t s . ë ß ñ H o < Æ& h ½ ¨$ í , ì r ½ + Ë Õ ªo ¦ × æ ½ + Ë
^
^ ? /\ " f_ p [ jô Ç ½ ¨ ¸ o_ ' a ¹ 1 Ï_ ¸½ ¨ Ð 6
x ÷ &# Qt ¦ e [1,2]. Õ ª Q @ /Â Òì r _ ë ß z ´+ « > © q
H Y Us $ _ spot s Ý ¼ M :ë H \ / B N ç ß K © ¸ Z } t 3 l w
9 ¸ ß ¼l _ r « Ñ\ @ /K " f H ë ß ñ p
#
& ñ Ð\ ¦ % 3 l j Ë µ[ þ t .
Y
Us $ \ ¦ s 6 x H F g < Æ & ³p â _ / B N í& h F g
< Æ & ³p â É r / B N ç ß K © ¸ 200\ s É r . " f ë ß l
Õ ü t` ¦ / B N í& h F g < Æ & ³p â \ & h 6 x 200 & ñ ¸_ / B N ç ß K
© ¸ Ð p [ j% ò % i \ " f_ o < Æ& h & ñ Ðü < ½ ¨ ¸& h : £ ¤f ç ` ¦ ì
r$ 3 ½ + É Ã º e H © & h s e .
" f Ä ºo H ¸Û ¼H { 9 _ ³ ð % ò © & ñ Ð\ ¦ ] j/ B N
H " é ¶ § 4 & ³p â (Atomic Force Microscope, AFM)\ { 9
ì ø Í F g < Æ & ³p â _ ç ß é ß ô Ç F g < Æ> ü < ë ß ì rF g > \ ¦ ¸
½
+ Ë # ª ô Ç ¸r « Ñ\ & h 6 x ½ + É Ã º e H ¦K © ¸_ AFM// B N í& h ë ß & ³p â ` ¦ ] j % i . s r Û ¼% 7 ` ¦ e
¦ o Q ¸È ÓÚ Ô\ & h 6 x # é ß { 9 e ¦ o Q ¸ È ÓÚ Ô\
@
/K z ´+ « > % i Ü ¼ 9, ° ú É r e ¦ o Q ¸È ÓÚ Ô © \ " f 0 Au Z >
Ð É r ë ß ñ\ ¦ ' a8 £ ¤ ½ + É Ã º e % 3 [3].
∗
E-mail: [email protected]
II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É
&
³p â Â Òì r` ¦ Ð r « Ñ_ stage % i ½ + É` ¦ H XY Û ¼ H
- (scanner)_ 0 AA á ¤ É r " é ¶ § 4 & ³p â K × ¼ (head)
© à Ì÷ &% 3 ¦, Û ¼H - A  Òì r \ " f / B N í& h F g < Æ & ³p â Ü
¼ Ð ½ ¨$ í ÷ &% 3 . " é ¶ § 4 & ³p â Ã Ðg Ë >õ / B N í& h F g < Æ & ³ p
â _ í& h _ 0 Au H & ñ S X y { 9 u ¸2 ¤ F g» ¡ ¤` ¦ ¸] X
% i . © 6 x " é ¶ & ³p â (PSIA XE120)õ s 1 l x# 3 0 A
100 µm XYÛ ¼H -\ ¦ 6 x % i . @ /Ó ü tE $ Ý ¼\ ¦ r « Ñ A
A á ¤ \ " f ] X H r v l 0 AK Û ¼H - × æ © Â Òì r \ t 2 £ § s 24 mm ½ ¨" í s e .
z
´+ « >\ " f 6 x ô Ç F g " é ¶ É r Ar ion Y Us $ s . Y Us $ F
g É r 70 % s © _ & e ¦a A´ òÖ ¦` ¦ ° ú ¸2 ¤ é ß ¸× ¼ F g$ 3 Ä »\
Fig. 1. Schematic of an AFM/Confocal combined micro- scope showing the optical layout.
-97-
-98- ô Dz D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 55, Number 2, 2007¸ 8 Z 4
Y
Us $ F g` ¦ | 9 5 Å q ô Ç . | 9 5 Å q ) a Y Us $ F g É r q ½ ¨ E $ Ý ¼
\
_ K ¨ î ' F g Ü ¼ Ð ë ß [ þ t ¦ " é ¶ H © _ Y Us $ F g ë ß
%
3 l 0 A # r Y Us $ F g` ¦ band pass filter Ð # õ r
Ê ê Dichroic mirror (< Ê É r beam splitter)\ ¦ 5 g @ /Ó ü t E
$ Ý ¼ Ð [ þ t # Q> ) a .
s
ü < ° ú s r « Ñ\ { 9 ÷ &# Q r í ß ê ø Í ) a y n C É r @ /Ó ü tE $ Ý
¼ Ð r « Ñ © \ | 9 5 Å q r . r « Ñ\ " f í ß ê ø Í ) a F g É r r
° ú
É r @ /Ó ü tE $ Ý ¼\ _ # | 9 F g ÷ & ¦ ¨ î ' F g Ü ¼ Ð ÷ ¶ 6
£
§ @ /Ó ü tE $ Ý ¼ A A á ¤ \ 0 Au ô Ç long pass edge filter (< Ê
É r notch filter) \ _ K Y Us $ É r ] j ÷ & ¦ F g & ñ Ð
H CCD B j Ð Ð? /4 R % ò © Ü ¼ Ð ³ ð & ³÷ & collection lens (1x)\ ¦ 5 g × æ ¸× ¼ F g$ 3 Ä »\ í& h s ë By > ) a .
@
/Ó ü tE $ Ý ¼ H ¸ r v H Y Us $ F g` ¦ | 9 5 Å q ¦ 1 l x r \ í
ß ê ø Í ) a y n C` ¦ | 9 F g H F g < ÆÂ Ò¾ ¡ § Ü ¼ Ð" f / B N í& h F g < Æ & ³p
â
_ K © ¸\ ¦ & ñ H © × æ כ ¹ô Ç Â Òì r s . @ /Ó ü tE $ Ý
¼_ s : r& h | 9 5 Å q 0 p x§ 4 (/ B N ç ß K © ¸) É r 1.22λ/ (2 × (Numerical aperture: ¸o > hà º) H d ` ¦ : x # & ñ ô
Ç . s : r& h Ü ¼ Ð NA H / B N l × æ \ " f 1` ¦ Å ` ¦ Ã º \ O Ü ¼Ù ¼
Ð, oil immersion lens\ ¦ æ ¼ H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð K © ¸\ ¦ Z }{ 9 Ã º e
. # l " f F g$ 3 Ä »_ core H { 9 F g` ¦ spatial filtering
H % i ½ + É` ¦ Ù ¼ Ð, r « Ñ_ F g ñ\ ¦ ~ Ã Î H õ & ñ \ " f / B N
í& h F g < Æ & ³p â _ × æ כ ¹ ½ ¨$ í כ ¹ è × æ pin hole l 0
p
x` ¦ ô Ç . 7 £ ¤ í& h \ " f # Á # Qè ß F g ñ H ] j > ÷ &
#
Q K © ¸\ ¦ Z } s > ) a . ¨ î ' F g` ¦ ô Ç & h \ ¸s >
H E $ Ý ¼ · ú ¡_ edge filter H t & ñ ô Ç © s _ F g ñ
H ] j # Ø ¦ l \ Ð? /> ) a . + þ AF g x 9 ë ß % ò © _
K © ¸ H Õ ª % ò © _ contrast × æ כ ¹ô Ç כ ¹ ès . s contrast\ ¦ Z } s l 0 AK " f H ¦y ¸ F g Ø ¦ l _ 6 x s B
Ä º × æ כ ¹ . & ³F : r r Û ¼% 7 É r F g Ø ¦ l Ð" f PMT (photo multiplier tube)\ ¦ 6 x # contrast\ ¦ Z }% i .
Y
Us $ F g` ¦ ¨ î ' > ë ß × ¼ H E $ Ý ¼ü < í& h ` ¦ ë ß × ¼ H E $
Ý ¼ H s ß ¼ Ð é ß 0 A_ 3» ¡ ¤ Û ¼_ s t \ ¦ 6 x # ¸] X
% i . © q _ ¸ \ 9 כ ¹ô Ç èá Ôà ÔJ ?# Q H ÐÄ »ô Ç © 6
xAFM DAQ (PSIA _ XEP) á Ô ÐÕ ªÏ þ ` ¦ 6 x % i ¦ Ø
¦ l \ " f ¸ H ñ % i r © 6 x á Ô ÐÕ ªÏ þ ` ¦ 6 x # % ò
© o Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ % 3 % 3 . Ä ºo H DAQ á Ô ÐÕ ªÏ þ
`
¦ + þ A # r « Ñ_ " é ¶ H # QÖ ¼ ô Ç t & h _ F g ñ\ ¦ % 3
`
¦ Ã º e ¸2 ¤ % i . ¢ ¸ô Ç Å Ò (scanning) H 1 l x î ß F g
â
Ð H o t · ú § ¦ Û ¼H -ë ß x, y» ¡ ¤ Ü ¼ Ð ¹ ¡ §f s 9 " é ¶
H t & h _ & ñ Ð\ ¦ % 3 > ) a . s ~ ½ Ód É r E $ Ý ¼\ ¦ 6
x < ÊÜ ¼ Ð+ % 3 H F g à º \ ¦ 0 p x ô Ç þ j è o # r Û ¼% 7 _ þ
j& h o\ ¦ Ä »t ô Ç . s ~ ½ Ód Ü ¼ Ð % 3 É r F g & ñ Ð 7 £ ¤ + þ A F
g [ jl % ò © õ r « Ñ_ ³ ð © I \ ¦ ? / H topography
% ò
© É r ( É Ó' © \ 2 " é ¶ Ü ¼ Ð ³ ð & ³ ¦ Û ¼& 7 à Ô! 3 s 9
Fig. 2. AFM topography image (a) and confocal fluo- rescece image (b) of 15µm-long single P3MT nanotube.
Fig. 3. Two Raman spectra obtained from a single P3MT/Ni nanotube. The AFM image is shown in the inset.
כ
¹ô Ç â Ä º Ø ¦§ 4 F g` ¦ ì rF g l Ð Ð? /# Q Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ % 3 ` ¦ Ã
º e .
r
« Ñ Ð 6 x ) a Poly (3-methylthiophene) (P3MT)
¸È ÓÚ Ô H l o < Æ& h × æ ½ + Ë~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ½ + Ë$ í % i ¦, _ þ t s
× ¼ / å J Û ¼\ b # Qä ¼ 9 ì r í ß r ( [4].
III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý
Fig. 2 H é ß { 9 P3MT ¸ È ÓÚ Ô\ @ /ô Ç " é ¶ § 4 & ³p
â
_ topography % ò © (a)õ PL % ò © (b) ` ¦ Ð# ï r .
topography % ò © \ " f ^ ¦ Ã º e 1 p w s Z } s ü < -q y y 95 nm ü < 200 nm s ¦, U ´s H 15 µm & ñ ¸ כ Ü ¼ Ð 8 £ ¤
&
ñ ÷ &% 3 . PL % ò © É r r « Ñ_ ° ú É r t & h ` ¦ " é ¶ & ³p â ` ¦ s
6 x # topography % ò © ` ¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç Ê ê\ 7 £ ¤ r 8 £ ¤& ñ ô Ç
כ
s ¦ -q 250 nm & ñ ¸ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 . PL % ò © É r r
« Ñ_ ° ú É r t & h ` ¦ " é ¶ & ³p â ` ¦ s 6 x # topography
% ò
© ` ¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç Ê ê\ 7 £ ¤ r 8 £ ¤& ñ ô Ç כ s . s כ É r : r r Û ¼
½ ¨ 7 Hë H / B N í& h ë ß & ³p â _ ] j õ e ¦ o Q ¸È ÓÚ Ô_ ë ß ì rF g < Æ ½ ¨ – ^ & ³ï r 1 p x -99-
Fig. 4. Raman spectra obtained from four selected points on a P3MT nanotube. The inset shows the confocal re- flection image of the nanotube.
% 7
s 1 l x{ 9 r « Ñ\ @ / # ¸ ³ ð % ò © õ F g < Æ % ò © ` ¦
< Êa % 3 ` ¦ Ã º e H כ ` ¦ Ð# ï r . PL % ò © \ " f : r r Û
¼% 7 _ F g < Æ % ò © \ è ß P3MT_ -q 250 nm
כ Ü ¼ Ð Ð P3MT_ Ï ã T l 200 nme ` ¦ y î ß
P3MT à º¨ î F g K © ¸ 250 nm& ñ ¸ כ Ü ¼ Ð Ð
.
³
ð _ © I \ ¦ ^ ¦ Ã º e H topography % ò © õ PL % ò
© s s & h ` ¦ Ðs H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . 7 £ ¤ topography
% ò
© ` ¦ Ð ¸È ÓÚ Ô 0 AA á ¤ õ ± p A A á ¤ \ " f É r t & h
Ð ç ß Z } É r כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . t ë ß PL % ò © ` ¦ Ð Õ
ª\ K { © ÷ & H 0 Au \ " f É r t & h õ 2 £ § s \ O H כ ` ¦
^
¦ Ã º e . s % ! 3 " é ¶ § 4 & ³p â õ / B N í& h & ³p â s 1 l x r
\ % ò © o % i ` ¦ M :_ © & h É r r « Ñ_ ³ ð õ r « Ñ\
"
f ¸ H F g ñ\ ¦ " f Ð q § # z ´+ « >` ¦ ' ½ + É Ã º e
H כ s .
Fig. 3 \ " f 6 x ) a r « Ñ H 15 µm& ñ ¸ P3MT\ Ni` ¦ y ø ß ¸È ÓÚ Ôs [5]. " é ¶ & ³p â Ü ¼ Ð ¸È ÓÚ Ô
\
¦ % ò © o ô Ç Ê ê 633 nm © _ Y Us $ Ð # l r
É
r ¿ º 0 Au \ " f % 3 É r ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 8 £ ¤& ñ õ s . ë
ß peak` ¦ ¶ ú ( R Ð 1395 cm −1 H % \ " f ç ß É r & h
`
¦ · ú Ã º e .
Fig. 4 \ é ß { 9 P3MT ¸È ÓÚ Ô\ " f % 3 É r y 0 Au Z >
ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 s e . Õ ªa Ë >\ " f è ß ü < ° ú s
é ß { 9 P3MT ¸È ÓÚ Ôs t ë ß P3MT ë ß peaks ¸
¿
º ' a ¹ 1 Ï÷ &% 3 ¦, peak_ 0 Au _ ° ú É r כ Ü ¼ Ð Ð
¸ È ÓÚ Ô\ ¦ ë ß × ¼ H × æ ½ + Ëõ & ñ s ¸ ú ' ÷ &% 3 H כ ` ¦ · ú
Ã
º e . Õ ª Q 1206 cm −1 \ e H peak H C α − C α
0½
+ Ë_ © ¸× ¼ Ð" f, ν 4 Ð · ú 9 polythiophene > \ P _ e
¦ o Q\ " f è ß & ñ © ¸× ¼ X < ¸È ÓÚ Ô_ y 0 Au
\
" f % 3 É r ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 s " f Ð É r ß ¼l \ ¦ ° ú H כ ` ¦
^
¦ à º e . s כ É r ¸È ÓÚ Ô? /\ ² D G è% ò % i \ " f_ e ¦ o Q_ ½ ¨ ¸ p [ jô Ç s e 6 £ §` ¦ · p .
IV. + s Ç Â ] Ø
Ä
ºo H ¸w n F g < Æ & ³p â õ " é ¶ § 4 & ³p â ` ¦ ¸½ + Ë #
"
é
¶ § 4 // B N í& h ë ß & ³p â ` ¦ ] j % i . F g < ÆK © ¸ H
250 nm& ñ ¸ Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, : r © q \ ¦ s 6 x
¸ r « Ñ_ ½ ¨ ¸& h : £ ¤f ç õ F g < Æ& h : £ ¤f ç ` ¦ " f Ð q §
" f z ´+ « >` ¦ ' ½ + É Ã º e . é ß { 9 P3MT ¸È ÓÚ Ô\ ¦
½ ¨ô Ç õ ¸È ÓÚ Ô_ ³ ð % ò © õ ¸È ÓÚ Ô_ ² D G è& h
t & h \ " f_ ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ $ í / B N& h Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e
% 3 Ü ¼ 9, ¸È ÓÚ Ô © _ 0 Au \ ë ß Û ¼& 7 à Ô! 3 s p
[ jô Ç s e 6 £ §` ¦ · ú ? /% 3 .
P
c p 8 ý ò k >
l
Õ ü t& h ¸¹ ¡ §` ¦ Å Ò " f% ò ü ~ Ã Ì _ \ > y × ¼w n m .
: r ½ ¨ H 2006¸ ¸ ;@ / < Æ § < ÆÕ ü t ½ ¨ ¸$ í q \ _
# Ã º' ÷ &% 3 6 £ §.
Y
c p w à U Ø ô
[1] E. A. Bazzaoui, G. Levi, S. Aeiyach, J. Aubard, J. P.
Marsault and P. C. Lacaze, J. Phys. Chem. 99, 6628 (1995)
[2] F. Chen, G. Shi, J. Zhang and M. Fu, Thin Solid Films 424, 283 (2003)
[3] H. J. Kim, D. C. Kim, R. Kim, J. Kim, D. H. Park, H. S. Kim, J. Joo and Y. D. Suh, J. Appl. Phys. 101, 053514 (2007)
[4] D. H. Park, B. H. Kim, M. G. Jang, K. Y. Bae and J. Joo, Appl. Phys. Lett. 86, 113116 (2005)
[5] D. H. Park, Y. B. Lee, M. Y. Cho, B. H. Kim, S. H.
Lee, Y. K. Hong and J. Joo, Appl. Phys. Lett. 90,
93122 (2007)
-100- ô Dz D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 55, Number 2, 2007¸ 8 Z 4
Making of a Confocal Raman Microscope and Raman Spectroscopic Study of Polymer Nanotubes
Hyun-Jun Kim, ∗ Dae-Chul Kim, Ryun Kim and Jeongyong Kim Department of physics, University of Incheon, Incheon 402-749
Dong-Hyuk Park, Hyun-Seung Kim and Jinsoo Joo Department of Physics, Korea University, Seoul 137-701
(Received 10 July 2007)
We developed a combined atomic force microscope (AFM)/Confocal Raman using an optical microscope and a commercial AFM. The combined microscope enabled us to study the structural characteristics and the optical properties of the same area of the sample and to compare those characteristics and properties. We obtained Raman spectra and nano-scale topography images of single polymer nanotubes. The result showed that the Raman spectra were slightly different, depending on the location of the polymer nanotube.
PACS numbers: 07.60.Pb,78.30.Jw,81.05.Ys
Keywords: Confocal microscope, Atomic force microscope, Raman spectroscopy, Polymer nanotube
∗