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첨단기술정보

실리콘 기반 단원자 트랜지스터의 실현

전문가 제언: 원자 한 개의 크기는 고체 장치 부품 크기의 하한선이라 할 수 있다. 그러나 그 한계에 다다르기 전이라도 수십~수백 개의 원자들만 포함하는 작은 장치들의 성질은 그에 대응하는 큰 장치의 성질과 현저히 달라지며, 이것은 반도체산업이 당면하고 있는 큰 문제 중 하나이다. 실리콘 트랜지스터는 과거 수십 년간 끊임없이 작아져서 단지 몇 원자 층으로 이루어진 게이트 산화물과 수십 나노미터에 지나지 않는 통로(channel)를 가지게 되었다. 이런 미소장치의 문제 중 하나는 통로의 도펀트 원자들의 수와 위치의 자연적 변화에 따라 장치마다 성질이 약간씩 달라진다는 것이다. 그러나 이것은 하향식 장치 제작법에 수반되는 문제이며, 단원자 트랜지스터나 양자정보처리 장치와 같이 원자 하나하나를 쌓아 만드는 상향식 제작법에서는 오히려 기회가 될 수 있다. 단원자 실리콘 장치를 제작하고, 각 원자의 위치를 제어하는 것은 실험적으로 매우 힘든 일이지만, Simmons 등(Nature Nanotech., 7, 242~246, 2012)은 상향식으로 실리콘 기반의 단원자 트랜지스터를 제작함으로써 원자 스케일의 장치 제작에 중요한 이정표를 세웠다.