나노기술 및 정책 정보

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  NEC는 최근, 염가로 대면적 회로를 제조할 수 있는 「잉크젯 인쇄법에 의한 탄소나노튜브(CNT) 트랜지스터」에 있어, 고속구동 및 신뢰성 향상이 가능하면서 트랜지스터 각각의 특성을 안정시킨 소자를 개발했다.
  인쇄 트랜지스터의 작성에 있어, 이번의 잉크젯 인쇄법은 종래의 디스펜서 인쇄법과 비교하여 보다 미세한 회로의 작성은 가능하나, 잉크젯 인쇄법에 적합한 점도 등의 잉크특성의 실현은 어려웠다.
  이번에 개발한 CNT 트랜지스터는 잉크젯 인쇄법에 최적의 잉크 조성과 고순도, 고밀도의 CNT 잉크를 개발하여 이용하였다. 이에 의해, 종래 대비 약 10배나 높은 이동도를 실현하여 소자의 고속구동이 가능해졌다. 또, 실용화에 충분한 온/오프 비를 실현하여 소자구동의 신뢰성도 확보하였다. 게다가, CNT의 기판상 밀착성 향상을 통해 복수의 트랜지스터에서 나타나는 특성의 편차를 종래 대비 20% 개선하여 실용화에 크게 전진하였다.

■ 개발한 CNT 트랜지스터의 특징

  잉크에 있어, CNT의 고순도화, 고농도화를 통해 높은 이동도와 온/오프 비를 동시에 실현 한 CNT 트랜지스터 : 반도체 성분과 금속 성분이 혼재하는 CNT에 있어, 트랜지스터에 필요한 반도체 성분만을 효율적으로 정제하는 기술을 개발하여 잉크에서의 CNT를 고순도화하였다. 또, 잉크에 이용하는 첨가제를 최적화하여 CNT를 고농도화(~20ppm)하였으며, 고순도·고농도의 CNT 잉크를 이용하여 잉크젯 방식으로 선폭 70 ㎛의 미세한 회로를 작성함으로써 CNT 밀도를 증대시키고, 종래 대비 약 10배의 이동도(5.1㎠/Vs)와 온/오프 비가 약 10000인 CNT 트랜지스터를 개발하였다.
  첨가제 제거 방법 개선으로 성능 편차를 억제 : 기판에 CNT 잉크를 도포한 후의 첨가제 제거 공정에 있어, 종래의 순수세정(純水洗淨)을 IPA 증기세정으로 변경함으로써, 그동안 과제였던 첨가제 제거 시 기판으로부터의 CNT 탈락을 억제하고 밀착성을 향상시켰다. CNT는 소자 위에 남기면서 첨가제의 효과적인 제거를 실현하여 복수 CNT 트랜지스터의 성능 편차를 34%에서 13%로 향상시켰다.
  NEC는 향후, CNT 밀도를 향상하고 유기 트랜지스터의 100배의 이동도를 갖는 인쇄 트랜지스터를 연구개발할 예정이며, 개발한 트랜지스터를 이용하여 고속 스캔 대응 플렉시블 센서 어레이 및 대면적 입출력 디바이스에 응용할 계획이다.
  본 연구 성과는 11월 30일~12월3일 미국의 보스턴에서 개최된「MRS 2010 FALL MEETING」에서 발표되었으며, 본 성과의 일부는 도쿄대학(東京大學), 산업총합연구소(AIST) 나노튜브응용연구센터와의 공동 연구로 이루어졌다.