연구실에서 사용하는 소자는 한 샘플 당 16개가 있다. 기존에 사용했던 측정 방법은 프로브 팁을 이용하여 1번 측정할 때 1개의 소자를 측정할 수 있었다. 소자 1개의 특성을 측정하기 위해서 필요한 시간이 거의 15분 정도였으며, 샘플 당 모든 소자의 특성을 측정하기 위해서는 240분, 즉 4시간 이상의 시간이 필요했었다. 또한 측정이 끝나고 다른 소자를 측정하기 위해서 15분마다 매번 프로브 팁과 샘플의 위치를 바꾸는 과정이 필요하여 소자를 측정하는 동안 다른 연구를 하지 못하는 불편함이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 동시에 16개의 소자를 측정하는 방법이 제시되었다. 따라서 프로브 팁을 프로브 카드로 대체하고 NI 스위치를 이용하는 NI 솔루션을 채택하게 되었다. 샘플 내의 모든 소자와 프로브 카드, NI 스위치 순서로 연결을 이루어 원하는 측정 환경에서 NI 스위치로 원하는 소자와 측정 장비(소스미터, 나노볼트미터)간의 연결을 조절하여 소자의 특성을 측정할 수 있다.
LabVIEW 프로그램을 이용하여 소스미터, 나노볼트미터, 파워 서플라이, NI 스위치를 조절하여 소자의 특성을 측정한다. 한 개의 샘플에 16개의 소자가 있는데 소자 1개씩 측정하면 많은 시간이 필요할 뿐만 아니라 측정하는 동안 다른 연구를 할 수 없었다. 이러한 불편함을 해결하기 위해서 NI 스위치를 이용하여 16개의 소자에서 나타나는 특성을 동시에 측정할 수 있는 솔루션을 구현하였다.
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이 프로그램의 목표는 소스미터, 나노볼트미터, 파워 서플라이를 조절하여 자계를 변화시키면서 소자의 특성을 측정하는 것이다. 그림 1은 프로그램의 전체 프론트 패널이다.
그림 1에서 붉은색 파트 1은 소스미터의 셋업, 출력 온, 측정 시작 등의 프로그램 상에서 일어나는 동작을 조절해 주는 부분이다. 녹색 파트 2는 파일 경로와 샘플의 정보를 입력하는, 데이터 저장에 관련된 부분이다. 파란색 파트 3는 원하는 크기의 자계를 입력하는 부분과 측정이 완료되었음을 알려주는 부분이다. 노란색 파트 4는 소스미터 설정, 측정 채널 설정 등 소자의 특성을 측정하는데 필요한 설정들을 하는 부분이다. CH 1~ 16의 탭을 변경하면서 원하는 채널에서 나타나는 소자 특성을 그래프로 확인할 수 있다.
그림 2 블록다이어그램을 보면 이벤트 구조의 상태 머신을 이루고 있어 프론트 패널의 파트 1부분의 버튼을 누르면 [Initialize], [Run], [Data & Graph], [MR Measure], [Quit Case]중 버튼에 해당하는 케이스가 진행되어 프로그램상에서 동작을 버튼 클릭으로 가능하도록 하였다.
그림 3과 그림 4는 이 프로그램에서 주요한 부분의 블록다이어그램이다. 그림 3을 보면 자계의 크기를 조절하여 원하는 측정 환경을 만든 것을 확인할 수 있다. 또한, NI 스위치를 이용하여 소자와 장비 간의 연결을 변경한 뒤 소자의 특성을 측정하고 NI 스위치로 소자와 장비 간의 연결을 끊는 과정이 루프쪽으로 되어있다. 따라서 모든 측정 환경에서 모든 소자의 특성 정보를 얻을 수 있다. 그림 4를 보면 소자의 특성 정보를 그래프에 나타내고 텍스트 파일로 저장하는 과정을 알 수 있다. 모든 소자의 측정이 끝나면 소스 미터의 결과값이 오프되고, 자계를 제거하여 측정 종료를 알리고 프로그램이 종료된다.
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결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점
NI 솔루션 구축 결과, 연구실에서 사용하는 1개의 샘플에 있는 16개의 소자 특성을 측정하는데 거의 1시간 30분 정도의 시간으로 충분하게 되었다. 게다가 샘플과 프로브 팁의 위치를 바꾸는 과정을 생략할 수 있었다. 소자의 특성을 측정하는데 필요한 시간을 절약해서 같은 시간 동안 측정할 수 있는 소자의 개수가 늘어난 이점도 있지만 소자를 측정하는 동안에 다른 연구를 할 수 있다는 점이 연구실에서 가장 만족한 사항이다.
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기자 : 뉴스관리자 기자 
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