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| 탐침 유도 전기장 근접장 기반 구현 차세대 나노 탐침 계면 터널링 현상 능동 제어 플랫폼. (자료제공=성균관대학교) |
성균관대학교는 기계공학부 김태성 교수 연구팀이 삼성전자 에이브이피(AVP) 공정개발팀, 파크시스템스 알앤디(R&D)센터 공동연구진과 함께 원격 터널링 기반 ‘차세대 나노 탐침 소자’를 개발했다고 11일 밝혔다.
차세대 반도체 소자 후보인 분자 전자소자는 나노미터(nm, 10억분의 1ｍ) 스케일의 매우 작은 분자를 기반으로, 전자소자의 핵심 구성요소로 사용하는 방식이다. 이에 반도체 고집적화의 물리적 한계를 극복할 기술로 관심받고 있으나, 분자와 전극 간의 직접적인 접촉에 의해 계면에서 발생하는 전하 트랩(Charge trap)이라는 치명적인 물리적인 한계로 상용화가 어려웠다.
연구팀은 원자력 힘 현미경을 기반으로 자가 조립 단분자막 위로 나노 탐침을 위치시킨 뒤, 5nm의 간격을 통해 터널링 접합을 구성하여 금속-유기물 계면에서 계면 전하 이동 및 전자 터널링의 원격 능동 제어와 동시에 고해상도이미징에 성공했다.
또한 실험적으로 관측한 계면 터널링 현상의 이질성을 밀도 범 함수 이론(DFT) 시뮬레이션을 통해 이론적으로도 검증했다.
김태성 교수는 “기존 분자 접합의 구조적인 한계점을 뛰어넘으며 금속-유기물 계면의 전자 이동을 소자의 구조적 관점에서 바라볼 수 있는 연구로, 향후 반도체 초미세 공정에서 계면 및 표면의 전기·화학적 특성을 정확하게 제어 및 관측하여 반도체 소자 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
한국연구재단 리더연구 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 국제학술지 ‘어드밴드스 사이언스(Advanced Science)’ 12월 6일 온라인판에 게재됐다.
류용환 기자 fkxpfm@viva100.com
