나노전자 나노 간극 소자
페이지 정보
- 용어
- 나노 간극 소자
- 요약
- 수 nm에서 수백 nm까지의 간격을 이용하여 구현된 소자
- 참고문헌
- - E.P. Quevy, S.A. Bhave, H. Takeuchi, T.J. King, and R.T. Howe, “Poly-SiGe High Frequency Resonators based on Lithographic Definition of Nano-gap Lateral Transducers," Proc. Solid State Sensor, Actuator, Microsystems Workshop, pp.360-363. (2004)
- S. Oh - 분류
- 나노전자 > 나노전자공학
본문
나노간극 소자는 수 nm에서 수백 nm까지의 간격을 이용하여 구현된 소자로, 만들어진 나노간격을 그대로 이용하거나 나노간격 사이에 극미세 물질 혹은 단분자 물질을 끼워서 사용된다. 전자의 경우 주로 전기-기계 에너지를 효율적으로 변환하는 나노공진기나 바이오신호를 효율적으로 감지하는 고정도 바이오센서로 응용되고 있으며, 후자의 경우는 전기적 기능성을 갖는 분자소자에 응용되고 있다.
나노간극을 이용한 공진기는 공진기 본체와 입출력 전극으로 이루어져 있으며, 공진기 본체의 전극과 입출력 전극 사이에 나노간격이 형성되어 있다. 이 간격에서 공진기 본체의 기계적 진동과 입출력 전기신호간의 전환이 이루어지게 된다. 이 전환은 정전(electrostatic)현상을 이용한 것이므로, 전기-기계적 신호의 전환효율은 두 전극 간격의 제곱에 반비례한다. 따라서, 나노간격으로 이루어진 공진기는 이 간격을 수십 nm에서 수백 nm로 매우 작게 구성하여 높은 전환효율을 가지도록 하였다.
나노간극을 이용한 바이오센서는 기본적으로는 두개의 전극 사이에 형성된 나노간극과 전극 표면에 고정화된 바이오 리셉터로 이루어져 있다. 전기적 신호변화를 이용한 바이오센서의 경우에는 이 기본구조로 이루어져 있으며, 기계적 신호변화를 이용한 바이오센서의 경우에는 이 기본구조에 기계적 신호를 가하고 감지할 수 있는 구동기 및 변위센서를 추가하여 구성된다. 두 종류의 바이오센서 모두에서 두개의 전극 사이의 거리가 가까워질수록 검출대상 바이오물질이 일으키는 전기적 혹은 기계적 신호 변화가 매우 커지므로, 수십 nm에서 수백 nm의 나노간극을 이용하여 센서의 정밀도를 높이고 있다.
나노간극을 이용한 분자소자는 금속 전극 사이에 인공 단백질 등의 분자를 끼운 형태로 구성되어 있다. 따라서, 금속 전극 사이의 거리를 수 nm에서 수십 nm 정도로 하여 극소량의 분자를 끼울수 있게 하였다. 본 용어해설집의 ‘분자소자’ 부분에 보다 자세히 해설되어 있다.