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탄소나노튜브의 표면개질과 전자소자 응용

전문가 제언: ○ 현재의 반도체 전자소자 기술은 실리콘 소재 기술에 기반을 두고 발전해 왔지만 이제 그 발전은 실리콘 소재의 양자역학적 한계에 도달하고 있다. 향후 반도체 산업의 발전을 위해서는 실리콘 소재 기술의 한계를 근본적으로 극복할 수 있는 소재나 대체기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.

○ 탄소나노튜브(CNT)는 실리콘 소재처럼 도핑이 가능하기 때문에 실리콘을 대체할 수 있는 가장 유력한 후보소재로 부상되고 있다. 더구나 CNT는 전기적 성질이 매우 우수하고 부피가 아주 작기 때문에 CNT를 전자소자 재료로 활용하는 것이 가능하게 되면 기존의 전자소자 크기를 대폭으로 감소시키는 것이 가능하다. 한편, CNT를 실질적으로 응용하기 위해서는 CNT의 순도, 정제, 구조적 대칭성의 제어, 재현성, 양산화, 다른 물질과의 친화성 등 해결돼야 할 과제가 많이 남아 있다.

○ CNT의 전기적 특성은 구조적 키랄성(chirality)에 따라서 현저하게 변한다. CNT의 키랄성에는 나선형, 지그재그형 및 암체어형의 3가지가 있지만 각각에 따라 반도체, 금속 또는 반도체, 금속적인 전기특성을 나타낸다. 따라서 CNT의 키랄성을 제어하여 용도에 맞는 전기적 특성을 갖는 CNT를 분별하여 제조하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있지만 아직 신뢰성 있는 제조방법이 확립되지 못하였다. 이것이 우수한 물리적 특성을 가진 CNT가 각 분야에서 활발하게 응용되지 못하는 요인의 하나이므로 CNT의 기초적인 합성제어 기술의 확립이 시급하다.

○ 미국특허 2008/0241047 A1은 CNT 표면의 개질을 위해 실리콘 함유 화합물의 공급과 이 화합물과 함께 CNT를 자외선에 노출시킴으로써 CNT 표면을 개질시키는 방법에 관한 기술이다. 실리콘 함유 화합물은 실란, 디실란, 실란 할로겐 화합물, 아미노실란, 알킬실란 및 이들의 유도체를 함유한 특정 물질이 사용되었다. CNT 표면을 개질하기 위해 10～200㎚ 범위의 파장을 가진 진공자외선(VUV)이 사용되었다. 표면이 개질된 CNT는 다른 물질과의 접착성, 친화성 등이 크게 개선되어 고급의 전자소자용 접속단자, 반도체 집적회로, 적층구조의 내선 접속용 구조재료 등으로 응용이 가능할 것으로 기대된다.

저자: Fujitsu Limited
자료유형: 특허정보