나노기술 및 정책 정보

• 목록

조지아 공과대학교(Georgia Institute of Technology) 연구팀이 조밀하게 집속된 전자빔의 에너지와 선량을 변화시킴으로써 산화 그래핀의 2 차원층에 고해상도 나노스케일 패턴을 에칭하고 증착하는 능력을 입증했음. 3D로 깍고 / 붙이는 "조각"법은 전자빔 증착 챔버의 화학을 변경하지 않고 수행할 수 있으므로 차세대 나노 스케일 구조를 구축하기 위한 기반을 제공함. 집중 전자빔 유도 처리(FEBIP, Focused Electron Beam Induced Processing) 기술을 기반으로 한 이 작업은 양자통신, 감지 및 기타 응용분야에 유용한 2D / 3D 복합 나노구조 및 기능성 나노장치의 생산을 가능하게 할 수 있음. 산화 그래핀과 같은 산소 함유 물질의 경우 기판의 산소를 사용하여 외부 물질을 도입하지 않고 에칭을 수행할 수 있음. 전자빔의 에너지를 튜닝하고 시간을 조절함으로써, 에칭을 수행하기 위해 산화 그래핀의 산소와 빔의 상호작용을 활성화하거나 탄소 증착을 생성하기 위해 표면의 탄화수소와 상호작용할 수 있음. 전자빔을 통해 원자 규모로 제어를 하면 직접 쓰기와 제거 프로세스를 사용하여 복잡한 패턴을 생성할 수 있음. 양자 시스템은 원자 규모에서 정밀한 제어를 필요로하며 이로 인해 다양한 잠재적 응용 프로그램이 가능함.

이 연구는 미국 에너지부 기초에너지 과학국의 지원으로 이루어졌으며, 공동 저자에는 한국의 부산 대학교 연구원이 포함되었음. 나노스케일 구조의 생성은 전통적으로 포토레지스트 코팅 및 광 또는 전자빔 리소그래피에 의한 패터닝의 다단계 공정을 사용하여 이루어지며, 이어서 벌크 크기로 건식 / 습식 에칭 또는 증착이 이어짐. 이 프로세스를 사용하면 달성할 수 있는 기능 및 구조 토폴로지의 범위가 제한되고 복잡성과 비용이 증가하며 여러 화학단계로 인한 오염 위험이 높아져 민감한 2D 재료로 새로운 유형의 장치를 제조하는 데 장벽이 되어왔음. FEBIP는 재료 화학 / 실시간, 고해상도 다중 모드 원자 규모 처리를 가능하게하며 실시간 이미징 기능을 갖춘 2D 나노 재료의 "직접 쓰기" 단일 단계 표면 패터닝을 가능하게 함. 이를 통해 원자 규모 조작에서 나노 및 마이크로 규모의 대면적 표면 수정에 이르는 빠른 멀티 스케일 / 멀티 모드 "하향식 및 상향식" 접근 방식을 실현할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ (“High-Resolution Three-Dimensional Sculpting of Two-Dimensional Graphene Oxide by E-Beam Direct Write”) 지에 게재됨