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중국과학원 근대 물리 연구소의 연구팀이 <란저우(蘭州) 중이온 가속기>를 이용하여 스위프트 중이온(swift heavy ion)으로 그래핀 트랜지스터를 복사하여 발생시키는 전기학 성능 변화에 대한 연구를 실행함.

중이온 복사(heavy ion irradiation)가 그래핀 기반의 디바이스 전기학 성능에 끼치는 영향에 대한 연구가 비교적 부족하며, 복사의 영향 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않은 상황임. 연구진은 다양한 길이와 폭 사이즈를 보유하고 있는 360개의 그래핀 리본(Graphene ribbons)의 백 게이트 타입 전계효과 트랜지스터(GFET)를 디자인하고 제조하였으며, <란저우(蘭州) 중이온 가속기>에 기반을 두고 입사이온(incident ion)의 에너지와 전자 에너지 소모 변화를 통해 다양한 주사량(5×108ions/cm²–5.4×1010 ions/cm²)의 Ta빔 복사 GFET를 사용하여 다양한 복사의 주사량 조건 하에서의 그래핀 전기학 특성 변화를 대비할 경우 중이온 복사가 그래핀 리본의 전기학 성능에 대해 조정 역할을 하는 것을 발견함. 동시에 시킬 수 있다는 것을 확인함. 특히, 그래핀 리본의 길이와 폭 비례가 5보다 작을 경우 이온 주사량을 낮은 주사량(~109 ions/cm²) 조건 하에서 스위프트 중이온 복사는 GFET의 전기 저항 수치가 감소되고 캐리어의 이동 비율이 증가된다는 점을 발견하였음.

이번 연구를 통해 중이온 복사 GFET 전기학 성능 개선의 조건을 취득하였으며, 동 조건 하에서 그래핀 캐리어의 이동 비율은 약 12배 향상될 수 있다는 점을 입증하였으며, 관련 연구 결과는 그래핀 전기학 성능 개선을 위해 새로운 방법을 제공함.

본 연구 성과는 ‘Carbon’ 지에 게재됨