나노기술 및 정책 정보

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중국 베이징(北京) 대학교 정보 과학기술 대학 전자학부 소속 "탄소 베이스 전자학 연구 센터"의 "나노 디바이스 물리 및 화학 교육부 중점 실험실" 장즈융(張志勇), 팡롄마오(彭練矛) 교수 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 완전히 새로운 추출 및 자체 조립 방법으로 고 밀도, 고 순수 반도체 배열 탄소 나노튜브 소재를 개발하는데 성공하였음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 동일 게이트 길이의 실리콘 베이스 CMOS 기술 성능을 초월하는 트랜지스터와 회로를 개발하는데 성공하고, 탄소튜브 전자학 우세를 발휘시키는데 성공하여 이슈가 되고 있음.

연구팀은 여러 차례의 폴리머 분산과 순수 추출 기술을 이용하여 초고(超高) 순수 정도의 탄소 튜브 용액을 취득하고 위도 제한 자체 배열 방법과 결합하여 4인치 기판 상에서 밀도가 120/μm에 달하고 반도체 순수 정도가 99.99995%에 달하고 지름 분포가 1.45±0.23 nm에 달하는 탄소 튜브 배열을 실현하여 초대(超大) 규모의 탄소 튜브 집적회로 개발 수요를 충족시켰음.

연구팀은 이런 소재에 기반 하여 필드 효과 트랜지스터와 링 형태의 진동 디바이스 회로를 양산하였는데 100nm 게이트 길이 트랜지스터의 피크 수치 크로스 컨덕턴스(cross conductance)와 포화 전류는 각각 0.9 mS/μm와 1.3 mA/μm（VDD=1V）에 달하는 것으로 나타났으며, 실온 하에서의 서브 임계값 진폭은 90 mV/DEC에 달하는 것으로 나타났음.

연구팀이 양산을 실현한 5단 링 형태의 진동 디바이스 회로는 완성품 비율이 50%를 초월하고, 최고 진동 주파수는 8.06GHz 수준에 달하여 이미 발표된 나노 소재에 기반 한 회로 수준을 대폭 초월하였을 뿐만 아니라 유사한 사이즈의 실리콘 베이스 CMOS 디바이스와 회로를 초월하는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 최초로 실험을 통해 탄소 나노튜브 디바이스와 집적회로가 전통기술에 비해 우수한 성능을 보유하고 있다는 점을 입증하였으며, 탄소 베이스 집적회로 실용화 발전을 위해 중요한 기반을 구축하였음.

본 연구 성과는 ‘Science’ ("Aligned, high-density semiconducting carbon nanotube arrays for high-performance electronics")지에 게재됨.