대전된 C60 분자가 이웃한 분자들의 STM 측정에 미치는 영향

Abstract

현대에는 전자소자의 소형화에 따라 분자, 원자 단위의 첨단 과학 기술이 많은 관심을 받고 있다. 그 중에서 특히 단분자의 전자상태 제어는 핵심 물리현상과 닿아 있다고 할 수 있다. 그러나 아직까지 이러한 현상은 단분자에 백게이트 전압을 가하거나 팁의 전압을 이용하여 관측하였을 뿐, 온전한 단분자 대전에 대해서는 자세히 밝혀진 바가 없다. 본 연구에서는 Cu(111) 위에 길러진 그래핀에 C60을 증착한 후, 극저온 주사터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscopy, STM)의 탐침으로 C60 단분자를 전자로 대전하였을 때, 이온화된 분자로부터 특정 거리에서 측정되는 갑작스러운 터널링 전류 증가에 관하여 연구하였다. 이러한 현상은 STS mapping 이미지에서 원 모양형태로 측정되었으며, 이러한 원의 크기는 인가 전압의 세기와 극성, 전류의 세기에 의해 달라지는 것을 확인하였다. 이때각각의 변수들이 원의 크기 변화에 미치는 영향을 정전기학 모델을 사용하여 규명하였다. 연구 결과에 따르면 STM 실험에서 얻은 원 모양을 특정 포텐셜 값으로 인해 유도된 현상이라 해석할 수도 있지만, 이 경우 양극성으로 전압의 세기가 커짐에 따라 원 모양이 커지는 현상을 설명할 수가 없다. 따라서 원 모양은 포텐셜이 아닌 전기장의 세기에 의해 유도된 현상임을 밝혔으며, 제안한 모델이 실험값과 잘 일치함을 보였다.