Abstract
The combination of focused ion beam (FIB) and 4 point probe nanomanipulator could make various nano manufacturing and electrical measurements possible. In this study, we manufactured individual ZnO nanowire devices and measured those electrical properties. In addition, tensile experiments of metallic Au and Pd nanowires was performed by the same directional alignment of two nanomanipulators and a nanowire. It was confirmed from I-V curves that Ohmic contact is formed between electrodes and nanomanipulators, which is able to directly measure the electrical properties of a nanowire itself. In the mechanical tensile test, Au and Pd nanowires showed a totally different fracture behavior except the realignment from <110> to <002>. The deformation until the fracture was governed by twin for Au and by slip for Pd nanowires, respectively. The crystallographic relationship and fracture mechanism was discussed by TEM observations.
FIB와 나노메니퓰레이터를 이용한 다양한 nano manufacturing을 통해 단일 나노선 소자제작 및 평가가 가능하였으며 또한 나노물질 자체의 전기적, 기계적 특성 평가를 수행할 수 있었다. 나노메니퓰레이터를 나노선에 직접 접촉시켜 전기적 특성을 평가하는 기술은 STA 등과 함께 사용될 때 높은 신뢰도를 갖는 신호를 얻을 수 있었다. 특히, 이를 이용한 나노 소재 특성 평가기술은 소자제작 시간을 단축시킬 수 있고 패턴닝으로부터 화학적 오염을 줄일 수 있는 장점을 갖고 있었다. 또한 FIB와 나노메니퓰레이터를 적절히 이용하면 나노인장시험기로서 활용이 가능하였으며 나노선의 기계적 특성을 본격적으로 평가할 수 있었다. 본 연구의 나노인장시험으로부터 얻은 인장실험 및 TEM분석으로부터 Au 및 Pd 나노선의 인장 및 파괴거동을 직접적으로 관찰할 수 있었다. Au 나노선은 인장초기에 {111}<112> 쌍정이 생성되고 나노선의 직경이 감소하다가 더 이상 인장응력을 수용할 수 없게되면 <110> 축으로부터 <002> 방향으로 재배열하는 방식으로 네킹이 형성되며 최종적으로 결정축 재배열 이후에는 슬립에 의한 파괴가 진행된다. Pd 나노선의 경우에는 Au와는 전혀 다른 파괴거동을 보였다. 먼저 네킹없이 <002> 축으로의 재배열 현상이 관찰되며 이후 cross-slip에 의한 변형을 하였다. 두 나노선 모두 인장 응력이 가해지면 네킹 부분을 중심으로 한 부분에서만 변형이 일어나며 다른 부분에서는 아무런 변형을 찾아 볼 수 없었다.
