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주사형 다중탐침 현미경에 의한 단일 나노와이어 전기특성 평가

전문가 제언: ○ 미세 가공 기술의 진전은 현저하고 원자, 분자크기의 영역을 대상으로 하는 나노기술에 뜨거운 시선이 쏠리고 있다. 나노기술은 지금까지의 단순한 미세화의 연장으로서의 소형화, 고밀도화 뿐만이 아니라, 극 미세영역의 특이성을 이용한 신 기능의 디바이스를 낳는 퍼텐셜을 포함하고 있다.

○ 1981년 스위스 IBM에서 주사형 전자터널 통과현미경(STM) 장치를 개발하면서 원자의 세계를 관찰할 수 있는 길이 열리게 되었다. 나노미터의 세계를 관측하기 위해 만들어진 주사형 터널현미경을 이용하여 탐침으로 원자 덩어리를 튀겨 내거나 갖다 붙일 수 있다는 것이 알려졌다. 처음에는 원자 수백 개의 덩어리를 깎아내는 정도의 조작밖에 못했지만, 원자 하나하나를 깎거나 원자를 나란히 세워 글자를 쓰는 일도 가능해졌다.

○ 주사형 터널 현미경은 텅스텐이나 백금 등 단단하고 안정된 금속을 전해 연마법으로 끝을 뾰족하게 만들어 바늘(탐침)을 측정하고자 하는 시료에 접근시켜 주사한다. 탐침과 시료의 거리가 몇 nm 이하가 되면 터널링 효과에 의하여 바늘로부터 터널 전류가 흐르게 된다. 터널 전류는 바늘과 시료의 미묘한 거리에 따라 크게 변화하므로 터널 전류의 변화를 기록하거나 터널 전류가 일정하게 되도록 탐침을 상하로 움직여 시료의 요철을 검출하고 화상화하는 것이 주사형 터널 현미경의 주요 원리이다.

○ 주사형 터널 현미경은 도전성 시료에 사용되며, 시료에 도전성이 없을 경우 탐침과 시료 사이에 작용하는 원자끼리의 인력을 이용 원자간 인력 현미경(AFM)을 사용한다. 이러한 원리를 응용한 현미경을 통칭 주사형 탐침 현미경이라 한다.

○ 전자산업에 있어서 제품의 고집적화, 초소형화, 초고속화는 필연적인 추세이며 결국 나노기술의 개념과 도입을 가속화 시킬 것이 명백하다. 따라서 STM, SPM 현미경은 이들 기술발전에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

저자: Tomonobu Nakayama
자료유형: 학술정보