무선주파수(RF) 그래핀 트랜지스터

전문가 제언

○ 전자장치의 소형화에 힘입어 컴퓨터, 통신, 공정자동화 영역에서 획기적인 발전이 이루어졌지만, 실리콘 기반의 반도체나 전자장치는 이미 소형화의 물리적 한계에 접근하고 있다. 그래핀은 전하 운반자 밀도가 큰 경우에도 실리콘보다 월등한 이동도를 보이며, 2차원적 성질을 가지고 있어서 평면 전자장치에 적합하므로 기존의 반도체보다 더 작고 더 빠른 트랜지스터의 제조에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

○ RF 트랜지스터의 근본적인 제한속도를 규정하는 성능지수인 차단주파수 fT는 운반자 이동도가 크고 채널길이가 짧을수록 커진다. 기존 반도체의 제조공정은 단원자 두께의 그래핀 격자를 손상시켜 이동도를 저하시키므로 다른 방법이 필요하다. 또한 전극들의 배치를 정밀하게 하여 채널길이를 줄여야 한다. 최근 유전체로 코팅한 짧은 금속 나노와이어를 그래핀 위에 물리적으로 부착시킨 후 그 위에 백금을 증착시켜 소스와 드레인 전극을 자동적으로 분리하는 자가정렬법(self-alignment process)법이 개발되어 상기 문제들이 동시에 해결되었다.

○ 외부 영향에 의한 기생 전기용량이나 전기저항을 배제한 경우의 차단주파수를 고유(intrinsic) fT, 포함한 경우를 외인성(extrinsic) fT라 한다. 실용적 그래핀 트랜지스터를 제작하기 위해서는 이 두 가지 fT가 모두 높아야 한다. 현재의 고유 fT 기록은 채널길이 144nm에서 300GHz이고, 채널길이를 줄이면 1THz까지 증가할 가능성이 있다. 그러나 외인성 fT는 최고 55GHz로 상대적으로 미미하다. 현재 그래핀 트랜지스터를 이용한 실용적 주파수배체기(frequency multuplier)와 신호혼합기(signal mixer)의 개발이 시도되고 있다.

○ 최근 국내에서도 그래핀 박막 트랜지스터와 관련된 특허출원이 급증하고 있다. 특허청 통계에 의하면 2007년 1건에 불과하던 것이 2010년 31건, 2011년 37건으로 최근 2~3년 사이에 급격히 증가하였다고 한다. 삼성전자 32건, 각 대학 내 산학협력단 26건, 한국과학기술원 6건 등으로 되어 있으며, 최근 2~3년 간의 특허출원 건수는 미국, 일본보다 많아 매우 고무적이라 할 수 있다.

저자

Lei Liao and Xiangfeng Duan

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

15

잡지명

Materials Today

과학기술
표준분류

재료

페이지

328~338

분석자

심*주

분석물

• 무선주파수(RF) 그래핀 트랜지스터.pdf [256,627 byte]

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