나노기술 및 정책 정보

• 목록

실리콘이 아닌 탄소기반 트랜지스터는 잠재적으로 컴퓨터의 속도를 높이고 전력소비를 수천 배 이상 줄일 수 있음. 몇 달 동안 충전을 하지 않아도 되는 휴대폰을 생각하면 작동하는 탄소회로를 구축하는 데 필요한 도구 세트는 아직까지 불완전한 상태로 남아 있음.

캘리포니아 대학교 버클리(University of California - Berkeley) 연구팀은 마침내 도구 상자의 마지막 도구 인 탄소로 만들어진 금속 와이어를 만들어 탄소기반 트랜지스터와 궁극적으로는 컴퓨터를 구축하기 위한 연구에서 도약을 이루었음. 컴퓨터 칩의 트랜지스터를 연결하는 데 사용되는 금속 채널과 같은 금속 와이어는 장치에서 장치로 전기를 전달하고 컴퓨터의 구성 요소 인 트랜지스터 내의 반도체 요소를 상호 연결함. 연구팀은 몇 년 동안 그래핀 나노리본으로 반도체와 절연체를 만드는 방법에 대해 연구해 왔음. 그래핀 나노리본은 좁고 1 차원적인 원자두께의 그래핀 스트립 임. 이 구조는 전적으로 탄소원자로만 구성되었으며 닭장을 닮은 상호 연결된 육각형 패턴으로 배열되어 있음. 새로운 탄소기반 금속은 그래핀 나노리본이지만, 모든 탄소 트랜지스터에서 반도체성 나노리본 사이의 전자 전도를 고려하여 설계되었음. 금속성 나노리본은 더 작은 동일한 빌딩 블록에서 조립하여 상향식 접근 방식으로 만들어졌음. 확장된 2D 그래핀 시트 및 탄소나노튜브와 같은 다른 탄소기반 재료는 금속성일 수 있지만 문제가 있음. 예를 들어, 2D 그래핀 시트를 나노미터 스케일 스트립으로 재구성하면 자발적으로 반도체 또는 절연체로 바뀌게 되고, 우수한 전도체인 탄소나노튜브는 나노리본과 동일한 정밀도와 재현성으로 대량으로 제조할 수 없는 문제들임.

나노리본은 상향식 제작을 사용하여 광범위한 구조에 화학적으로 접근할 수 있게 해줌. 아직 나노튜브로는 불가능한 일이지만, 이로 인해 연구팀은 기본적으로 전자를 결합하여 금속성 나노리본을 만들 수 있었음. 이전에는 할 수 없었던 일로 그래핀 나노리본 기술 분야의 큰 도전 중 하나였음. 넓은 전자밴드에 부분적으로 채워져 있는 금속성 그래핀 나노리본은 전도도가 2D 그래핀 자체와 비슷해야 함.

본 연구 성과는 ‘Science’ ("Inducing metallicity in graphene nanoribbons via zero-mode superlattices") 지에 게재됨