나노기술 및 정책 정보

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● 김태성 교수(성균관대) 및 삼성전자, 파크시스템스 공동 연구팀은 원격 터널링 기반 ‘차세대 나노 탐침 소자’를 개발

● 연구팀은 원자간력현미경(Atomic Force Microscopy)을 기반으로 자가 조립 단분자막 위로 나노 탐침을 위치시킨 뒤, 5nm의 간격을 통해 터널링 접합을 구성하여 금속-유기물 계면에서 계면 전하 이동 및 전자 터널링을 원격으로 능동 제어하는 동시에 고해상도(Sub-10nm resolution) 이미징에 성공

● 연구팀은 질소 원자와 황 원자를 고정 그룹으로 갖고 있는 유기물로 구리 표면 위에 자가 조립 단분자막을 형성한 뒤, 제작된 시료와 나노 탐침을 기반으로 비접촉식 분자 접합을 구성했으며, 이렇게 구성된 접합에 국소적으로 형성된 탐침 증강 전기장과 근접장를 각각 변조해가며 전하 밀도가 낮은 고정 그룹으로 구성된 공유 결합을 통해서만 계면 전하 이동 및 터널링이 발생함을 관측하는 데 성공

● 또한, 연구팀은 실험적으로 관측한 계면 터널링 현상의 이질성을 밀도 범 함수 이론(DFT) 시뮬레이션을 통해 이론적으로도 검증

● 본 연구 성과는 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 것으로 기대

Advanced Science (2023.12.06.), Remote-Controllable Interfacial Electron Tunneling at Heterogeneous Molecular Junctions via Tip-Induced Optoelectrical Engineering