나노기술 및 정책 정보

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  NEDO의 산업기술연구조성사업의 일환으로 나고야대학(名古屋大學)의 오노 유타카(大野雄高) 준교수 등과 핀란드 알토대학(Aalto University) Esko I. Kauppinen 교수 연구진은 간단하면서도 고속프로세스에 의해 플라스틱 기판 상에 고성능 탄소나노튜브 집적회로를 구현하는 기술을 개발했다. 이 기술에 의해, 세계 최초로 탄소나노 튜브를 채용한 순서논리 회로를 실현했다.
  개발된 기술은 롤-투-롤 방식으로 전개할 수 있어, 전자 페이퍼 등의 플렉시블 디바이스를 고속·저가격으로 실현할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구 성과는 2월 6일 영국의 과학지Nature Nanotechnology 온라인 판에 게재되었다.

■ 성과의 특징
 (1) 간단한 고속 성막방법: 기상여과(氣相??過)·전사법(轉寫法) 기존에는 탄소나노튜브 박막을 성막하는 방법으로서 그을음 형태의 탄소나노튜브를 분산제를 사용하여 액체로 분산하고 도포하는 방법(용액법)이 이용되었다. 이 경우, 균일한 탄소나노튜브 박막을 형성하기가 어려웠고, 또 분산제를 완전히 제거하는 기술도 없었다. 본 기술에서는 탄소나노튜브를 대기압의 화학기상성장법(化學氣相成長法)에 의해 연속적으로 성장하고 필터에 의해 여과·수집한 후, 기판에 전사하는 간단한 방법(기상여과·전사법)에 의해 균일하면서도 청정한 탄소나노튜브 박막을 실현했다(그림).

  탄소나노튜브 박막의 퇴적 시간은 불과 수 초로 매우 빠르다. 이 방법은 고속인 롤-투-롤 방식으로 전개할 수 있다.

 (2) 탄소나노튜브 TFT의 높은 이동도 35 ㎠/Vs와 온/오프비 6×106를 동시 실현 종래의 용액 프로세스에서는 강력한 초음파를 이용하여 분산하기 때문에 탄소나노튜브의 길이가 짧고, 또 잔류 분산제에 의해 탄소나노튜브간의 접촉 저항이 높아, 얻을 수 있는 TFT의 이동도는 1 ㎠/Vs 전후였다. 잔류 분산제에 의한 도핑(doping) 효과 때문에 온/오프비도 104~105정도였다. 상기의 기상여과·전사법에서는 성장된 상태의 길고도 청정한 탄소나노튜브를 박막화할 수 있어 높은 이동도 35 ㎠/Vs를 실현했다. 게다가 나노튜브의 밀도를 정밀하게 제어하여 온/오프비 6×106 을 동시에 실현했다. 얻어진 TFT의 성능은 종래의 탄소나노튜브나 유기반도체, 비정질 실리콘의 경우와 비교하여 비약적으로 높아 진공·고온 프로세스가 필요한 산화아연이나 저온 다결정 실리콘과 동등하다.

 (3) 투명하고 유연한 플라스틱 기판상에서 탄소나노튜브 집적 회로동작에 성공개발한 기술에 의해 임의의 기판재료에 고성능 탄소나노튜브 박막을 형성할 수 있다. 이번 연구에서는 플라스틱 기판 위에 탄소나노튜브 TFT를 집적화하고 링 발진기나 플립플롭(flip-flop) 등의 집적회로의 동작에 성공했다. 논리 게이트당 지연 시간은 12마이크로 초로 매우 빠르다. 이번 제작한 플립플롭은 세계 최초로 탄소나노튜브에 의해 실현한 순서논리회로이다.