나노기술 및 정책 정보

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현대의 마이크로 기술(트랜지스터의 피처 크기가 10nm 미만인 경우가 많기 때문에 나노 전자 요소를 포함)은 여전히 ​​기존의 마스크 기반 리소그래피 방법을 기반으로 함. 이 프로세스에서 트랜지스터 채널의 전기적 특성은 화학적 수정 프로세스에 의해 조정되어 단일 프로세스 당 수십억 개의 트랜지스터를 제조할 수 있음.

그럼에도 불구하고 그래핀과 탄소나노튜브와 같은 나노물질로 전환할 때, 전통적인 리소그래피 방법은 이러한 물질의 특성을 크게 변화시키는 많은 불순물을 생성시킴. 따라서 새로운 마스크리스 방법은 새로운 재료의 가공에 적합함.

전자 및 이온빔 리소그래피와 같은 다양한 직접 기록 방법 중에서 레이저 가공은 다양한 응용 분야에서 빠르게 성장하는 가공 도구가 되었으며, 비선형 조사 효과를 기반으로 한 새로운 기술은 금속에서 생물학적 폴리머에 이르는 다양한 재료의 광화학 처리 및 3D 프린팅을 제공함.

이 기술은 초고속 스캐닝 시스템 개발(초당 킬로미터까지 처리 속도를 높일 수 있음)과 회절 한계 미만의 초점 기술(예: STED 리소그래피)에 의해 지원되지만, 완전한 광학적 방법을 기반으로 한 기능성 전자 장치 개발의 시연은 여전히 ​​까다로움.

러시아와 스페인의 연구팀은 초고속 펄스 레이저를 사용하여 단일벽 탄소나노튜브의 광전자 특성을 빠르고 정확하게 로컬 튜닝하는 방법을 개발함. 이 방법은 레이저가 절제 임계값보다 훨씬 낮은 에너지로 조사 될 때 탄소나노튜브의 국부적인 2 광자 산화를 기반으로 함. 이러한 낮은 에너지에서 펨토초 레이저와 탄소 원자 격자의 비선형 광 화학적 상호작용은 열 효과를 방지함.

펨토초(10-15초) 레이저 처리를 기반으로 하는 이 저렴하고 간편하며 유용한 직접 패터닝 기술은 개별 단일벽 탄소나노튜브 트랜지스터에 적용되어 준 금속을 반도체 나노튜브로 변환하고, 산소 종을 접목하여 나노튜브의 원시 부분과 수정된 부분 사이에 평면 접합을 형성하여 광대역 광범위에서 초 저 광 강도를 감지함. 이 공정에는 단 하나의 레이저 펄스만 필요하므로 속도가 아주 빠름.

이 방법의 성능을 입증하기 위해 연구진은 고속 응답과 함께 가시광선에 높은 감도를 제공하는 단일벽 탄소나노튜브 검출기를 만들었음. 나노튜브의 제작된 평면 접합은 광 복사 하에서 전도도를 변화시키고, 전력이 0.2mW/cm2 이하인 300펨토초의 지속 시간으로 단일 펄스를 감지할 수 있게 함. 이는 현대 통신에서 광섬유 시스템의 전력에 해당함.

광학 기술의 주요 이점은 순전히 미래의 소형화 가능성과 기존의 마이크로 전자 제조 기술과 호환되는 칩에 통합되어 포토닉 장치의 광학 및 전자적 특성의 현장 맞춤형 튜닝을 위한 길을 닦는 것임.

본 연구 성과는 Advanced Electronics Materials ("Individual SWCNT Transistor with Photosensitive Planar Junction Induced by Two-Photon Oxidation")에 게재됨