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탄소나노튜브 전계효과 트랜지스터의 제조방법

전문가 제언: ○ 반도체 탄소나노튜브(CNT)는 실리콘 소재처럼 도핑이 가능하기 때문에 실리콘을 대체할 수 있는 가장 유력한 소재로 부상되고 있다. 더구나 CNT는 전기적 성질이 매우 우수하고 크기가 아주 작기 때문에 CNT를 트랜지스터에 활용하게 되면 기존의 트랜지스터 크기를 현저하게 줄이는 것이 가능하다. CNT를 이용한 전계효과 트랜지스터(FET)는 양자역학적으로 동작하는 소자이기 때문에 응용분야가 다양하여 전자회로 산업을 완전히 뒤바꿀 수 있는 소자로서 기대된다.

○ 미국공개특허 2008-135892호에서는 CNT를 이용한 브리지(bridge)를 형성하여 소스(source)와 드레인(drain) 전극의 연결통로를 갖는 CNT-FET의 제작방법에 관한 발명이다. 이 발명의 특징은 두 가지의 다른 반응온도에서 CNT를 2차적으로 합성하는 방법으로서, 미리 생성된 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 상에 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 부유시켜 브리지를 형성하는 간단한 CNT-FET 제작방법을 제공하였다.

○ 향후 실제로 반도체 CNT를 이용한 마이크로 칩의 제조기술을 개발하기 위해서는 커다란 기술적 장벽을 해결해야만 한다. CNT-FET의 경우는 제조할 때 CNT가 회로에서 선택된 위치에 생성되어야 할뿐만 아니라 각각의 CNT-FET가 로컬 게이트로 개별적으로 기억장치의 번지에 넣어져야 한다. 또한 이러한 조립은 회로의 다른 부품에 피해를 주지 않는 환경에서 이루어질 수 있는 기술의 확립이 선행되어야 한다.

○ 또한, CNT의 전기적 특성은 키랄성(chirality)에 의존하여 변화한다. CNT의 키랄성에는 나선형, 지그재그형 및 암체어형의 3종류가 있으며, 각각에 따라 반도체, 금속 또는 반도체, 금속적인 전기특성을 나타낸다. 따라서 CNT의 키랄성을 제어하여 전기적 특성이 다른 CNT를 분별하여 제조하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있지만 아직 신뢰성 있는 제조방법이 확립되지 못하였다. 이것이 CNT가 각 분야에서 응용확대가 되지 못하게 하는 큰 장애요인의 하나이기 때문에 CNT의 기초적인 합성제어 기술의 확립도 시급하다.

저자: Paul Finnie
자료유형: 특허정보