나노기술 및 정책 정보

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-이노베이션 가속화를 향한 나노테크놀로지 첨단연구시설공용프로젝트-

『나노테크놀로지·네트워크』미션

● 나노테크놀로지는 그 자체가 다양한 학문·기술의 공통 기반적 역할을 가지고 있음. 따라서 나노테크놀로지분야에서는 미세가공, 계측, 분석, 시뮬레이션 등의 기반기술이 응용기술을 포함한 과학기술전반의 추진에 큰 공헌을 하였고 정보통신, 환경, 에너지, 의료 등의 분야와 융합하여 더욱 혁신적인 성과를 낼 것으로 기대되고 있음.

● 일본의 제3기 과학기술 기본계획(2006~2010년)에서 나노테크놀로지·재료분야는 중점과학기술, 즉 전략적으로 연구개발을 추진해야 하는 분야로서 자리 매김하고 있음. 또한, 일본이 세계 톱 레벨의 연구개발 능력을 계속 유지하고 더욱 발전하기 위해서는 이들 기술을 창출하는 최첨단의 연구 환경을 전략적으로 정비하고 충실히 하는 것이 불가결함. 그렇기 때문에 2006년도에 종료한「나노테크놀로지 종합지원 프로젝트」에 의해 약 4,000건의 지원 실적을 통한 노하우 그리고 연구자, 이용자 쌍방을 포함한 인재육성에 있어서 구체적인 기법의 효과적인 활용과 더불어 전국규모의 분야 및 기관을 초월한 연구지원 네트워크 구축이 필요함.

● 따라서 2007년도부터「나노테크놀로지·네트워크」프로젝트가 시작되었음. 본 프로젝트의 주요 미션은 나노테크놀로지 연구의 특성에 맞는 최첨단의 시설·설비와 고도의 기술을 가진 전국 13개 거점(26개 기관)에 나노테크놀로지 연구와 연계된 산학관의 이용 희망자에 대해 시설·설비를 공용화하고 이용기회를 제공하는 것임. 공용화에 따라서 시설·설비의 운전과 기술상담·기술지원을 실시하며, 이노베이션으로 연결하여 연구 성과의 창출을 목표로 함.

지원개요

?? 연구영역과 지원인력

● 전국의 산학관 연구자에게 최첨단 연구 환경을 제공하기 위하여 채택된 13개 거점(26개 기관)은「나노계측·분석」,「 초미세가공」,「 분자·물질합성」,「 극한환경」가운데 한 개 또는 복수의 연구영역을 가지고 있지만, 이 영역 내에서도 거점 각각의 특색이나 독자 프로그램을 가지고 있는 것이「나노테크놀로지·네트워크」의 특징임. 예를 들면「미세가공」이라고 해도 펨토초 레이저가공, 나노임프린트, 리소그래피 등과 같이 각 기관별로 자신있는 분야가 다름.

● 이 프로젝트에서는 보유 장치가 최첨단일 뿐만 아니라 그 장치를 조작하는 기술자와 연구자도 톱 레벨이다. 프로젝트의 출발에 임하여 첨단연구시설의 현장으로부터 보내온 메시지를 소개하면 다음과 같음.

- 「한 가지 한 가지의 요구에 프로기술자가 대응하고, 새로운 지혜를 창출하는 것을 기본자세라고 생각한다」.

- 「이용자·지원자라고 하는 입장의 차이를 넘어서 함께 나노테크놀로지 개척의 길을 걷는 사람으로서 마음이 통하는 관계구축을 지향하고 싶다」

- 이와 같이 일본 전국의 지원기관에서는 이용자의 획기적인 아이디어를 기다리고 있으며, 이용자의 요망에 가장 적합한 기관, 연구자를 13개 거점(26개 기관) 가운데에서 선정해 주기를 희망함.

?? 나노넷센터의 기능 (NIMS 나노테크놀로지 거점)

●「나노테크놀로지·네트워크」전체를 통합하는 기능을 완수한「NIMS나노테크놀로지거점」에서는 전국13개 거점과의 네트워크 형성에 도움이 될 목적으로 각종 회의의 개최, 홈페이지와 온라인커뮤니케이션의 확립과 동시에 미국, 유럽, 아시아 각 국과의 네트워크 구축을 위해 각 국과의 워크숍 개최 등을 실시하고 있음. 이 프로젝트에서 중요과제인 네트워크 형성에 도움이 되는 구체적인 방법으로는 나노정보기지에 해당하는 포털사이트『NanotechJapan』(http://www.nanonet.go.jp)를 제공하고 있다. 「NanotechJapan」은 나노테크놀로지·네트워크 13개 거점, 26개 기관의 소개를 중심으로 정책·연구동향을 해외연구자에게 전달하기 위한 영어 사이트 및 일본사회에 어필하는 일본어 사이트를 각각 가지고 있으며, 효율적·전략적인 정보전달을 실행하고 있음.

?? 나노계측·분석

● 나노튜브, 다공재료, 초전도재료, 고분자재료, 유기재료 등 많은 기능성 재료와 구조용 재료는 나노미터크기의 구조가 물성과 특성에 커다란 영향을 준다. 따라서 이들 재료의 탐색·개발에는 나노미터 영역의 구조관찰, 원소분석, 전자상태 등의 해명이 필요함. 또한, 나노크기의 디바이스 개발에서는 조성분석, 전위·전해원소의 분석 등이 필요함. 따라서 나노미터 영역의 고분해능 구조관찰과 원소분석 등의 나노계측·분석에 의한 해석을 지원하고 있음.

?? 초미세가공

● 포토닉 결정, 나노튜브 등을 이용한 다양한 나노디바이스는 나노미터 크기의 구조 제어와 구축이 필요하고 그 제작에서 미세가공이 불가결함. 또한 고분자나 유기재료와 반도체를 융합한 디바이스의 제작에서 반도체에 이용되고 있는 표준적인 미세가공과 더불어 유기재료 등에 대응할 수 있는 미세가공이 필요하게 됨. 따라서 나노구조체, 나노전극의 제작, 신원리·신기능을 가진 디바이스의 제작 및 신규 나노재료의 개발 등을 위하여 초미세가공을 지원하고 있음.

?? 분자·물질합성

● 고분자, 유기재료 등은 센서, 디스플레이 등과 함께 유연성 있는 재료로서 다양한 응용이 기대되는 재료임. 이와 같이 특이한 기능이나 우수한 특성을 가지는 고분자나 유기재료의 탐색·개발을 위해서는 분자합성 및 구조해석이 필요함. 또한 최적의 분자구조지침을 얻기 위해서 분자설계도 필요함. 그리고 분자·물질합성, 구조분석, 분자설계 등의 지원도 실시하고 있음.

?? 극한환경

● 양자점 등의 나노 구조체의 물성해명이나 다양한 나노디바이스의 원리실증에는 외부의 외란이 없는 환경이 필요함. 예를 들면 양자효과나 초전도 등을 이용한 디바이스에서는 통상 극저온의 시료환경에서의 평가가 필요함. 이와 같은 디바이스의 개발·고도화, 나노구조체의 물성해명, 신 재료의 탐색 등에 필요한 강자장, 극저온이라고 하는 극한환경 하에서의 해석지원을 실시함.

지원네트워크

?? 홋카이도 이노베이션 창출 나노가공·계측지원 네트워크[국립대학법인 홋카이도대학/학교법인 치토세과학기술대학]

● 본 거점(HINTS)은 홋카이도 대학과 치토세과학기술대학의 연계로 운영되고 초미세가공과 나노계측·분석을 키워드로 하는「최첨단설비와 기술」을 연결하고, 빛·전자·스핀을 제어하는 신규 나노디바이스제작 및 신기능 나노물질 창출에 관한 연구, 기술·제품 개발의 지원업무를 실시하고 있음. 홋카이도 대학에서는 초고정도 전자빔 리소그래피장치 등의 초미세 가공장치와 더불어 초박막 평가장치 등의 나노계측·분석

?? 장치를 준비하고, 포토닉 결정 디바이스와 플라즈모닉 디바이스 등의 최첨단 나노디바이스·재료의 연구개발을 지원함. 또한 이들 톱다운 연구개발 뿐만 아니라 자기조직화막 제작법의 개발이나 신기능을 가진 촉매의 설계·합성이라는 보텀업 기술과 관련된 지원도 실시하고 있음. 치토세과학기술대학에서는 광나노테크놀로지 관련연구의 성과가 활발하고 각종 주사형프로브현미경이나 시간분해분광장치 등에 의한 다양한 나노계측·분석에 관한 지원을 하고 있음. HINTS에서는 이러한 최첨단 연구시설을 공용으로 하는 것과 함께 연구, 기술·제품개발의 전략·전술에 대한 실적, 경험, 모두 풍부한 지원인력이 총력을 다해 구체적으로 지원하고 있음.

?? 나노테크놀로지 융합기술지원센터의 이노베이션 창출지원사업 [국립대학법인 토호쿠대학]

● 본 거점에서는 구조분석, 미세가공, 분자합성, 강자장이라는 4개의 분야에서 고도의 전문지식을 가진 연구자가 산업계의 니즈 측면에서 지원하는 체제를 구축하고 있음. 구체적인 지원업무는 ① 주로 투과전자현미경을 구사하여 원자레벨에서 보다 효과적인 금속, 반도체, 유기 등의 물질군의 결정구조 및 실제 공간에서 조직, 조성의 평가 등 ② 차세대「만들기」의 기반기술인 MEMS 기술을 활용한 기술개발·시작품 제작을 목표로 토호쿠대학이 보유한 관련시설·장치의 기술·노하우와 함께 학내외에 널리 공개하고 MEMS기술의 고도화지원 ③ 복잡한 구조를 가진 신규 기능성분자의 제작기술을 NMR 및 X선 회절에 의한 미량 분자구조분석과 연결해서 소량으로 보다 고정밀도의 신규기능성 분자합성 ④ 테라헤르츠 강자장 ESR장치를 이용한 나노자성체를 비롯한 나노스핀계의 해석지원 및 자기부상·자장배향 등 강자장 환경을 이용한 나노재료의 프로세스를 지원함. 본 대학은 다양한 분야에 걸쳐 나노사이언스의 잠재력을 구사함과 동시에 종합대학으로서의 특징을 최대한 살려서 개별 기술분야에서는 얻을 수 없는 융합영역에 걸쳐 새로운 이노베이션의 창출을 목적으로 함.

?? NIMS 나노테크놀로지 거점 [독립행정법인 물질·재료연구기구/학교법인 토요대학]

● 본 거점은 물질·재료연구기구와 토요대학의 연계로 구성되어 있음. 초미세가공영역은 나노테크놀로지 융합지원센터의 3개 부문인 나노조형라인, 나노집적라인, 소프트머티리얼라인과 토요대학 바이오·나노일렉트로닉연구센터가 담당. 나노조형라인은 유기화학·생체재료, 반도체 등에 대응한 미세전극이나 유체디바이스 구조제작을 위해서 리프트오프·프로세스를 실시하고, 나노집적라인에서는 화합물반도체, 광학재료, 산화물, 초전도체, 금속재료 등의 나노에서 밀리미터 크기에 이르는 3차원 가공을 하며, 소프트머티리얼라인에서는 유기·고분자·생체관련 재료로 대표되는 소프트머티리얼의 바이오분야에의 응용과 제작·평가를 하고, 토요대학에서는 실리콘반도체 등의 최소 사양 10nm의 초미세가공 및 바이오나노관련 기술 등의 지원을 여러 가지로 시행하고 있음.

● 나노계측·분석영역을 담당하는 초고압전자현미경

공용스테이션에서는 관찰 초고압전자현미경에 의한 동화상관찰, EDS·EELS분석, 이온주입에 의한 나노 구조창제 등 최대가속전압 1300kV의 초고분해능 초고압전자현미경에 의한 고분해능(0.1nm)관찰 및 극저온관찰[15K(액체헬륨), 90K(액체질소)] 등을 지원하고 있음. 극한환경영역을 담당하는 강자장 공용스테이션에서는 4극자핵의 측정도 가능한 고체고분해능용 930MHz NMR 등 16대의 기기를 이용하여 각종 물성측정 등을 지원하고 있음.

?? 나노프로세싱·파트너쉽·플랫폼 [독립행정법인 산업기술총합연구소]

● 일본 최대의 공적 연구기관인 산업기술총합연구소(AIST)는 일렉트로닉스, 분자나노전기기계시스템, 바이오테크놀로지, 환경에너지 등의 다른 분야간 융합을 추진하는 곳으로서 다양한 재료분석, 초미세 가공, 실장, 계측·평가, 디바이스 시험제작을 가능하게 하는 일련의 최첨단 기기를 갖춘 나노프로세싱시설(NPF)과 연구환경 정비부문, 테크니컬센터, 분석섹션을 산학관 연구자에게 공개하고 있음. 본 지원업무에서 특징적인 주요 서비스로 ① AIST가 가진 광범위한 분야에 걸친 연구자원을 활용한 기술상담과 성과창출지원② 장치이용과 기술습득을 희망하는 이용자에 대한 인재육성·실시훈련 서비스를 실시하고 있음.

● AIST NPF에서는 전반기 프로젝트 간사기관으로서 활동한 지원실적, 또한 고도기술자육성 프로그램 운용경험을 활용한 전문가에 의한 기술상담, 장치이용, 기술지원, 성과창출지원서비스를 제공하는 것과 함께 국내외 관련 시설과 네트워크를 구축하면서 젊은 연구자와 고급기술자를 육성하고 있음.

● 테크니컬센터 분석섹션에서는 다양한 기능성 및 구조를 가진 유기분자나 착체분자를 주요 대상으로 유기원소정량분석, 질량분석, 고분해능 NMR 분석, ICP발광분광분석, X선 결정구조해석, FE-SEM 관찰 등 의 분석업무를 실시하고, 분자구조의 결정이나 성분분석, 순도의 해석에 의한 연구를 지원하는 것과 더불어 분석에 관한 기술상담을 하고 있음.

?? 초미세 리소그래피·나노계측 거점 [국립대학법인 토쿄대학]

● 본 거점에서는 토쿄대학 공학계 연구과 총합연구기구 나노공학센터와 대규모집적시스템 설계교육연구센터(VDEC)가 밀접하게 제휴해서 지원을 추진함.

● 공학계 연구과 나노공학연구센터에서는 세계 최고 분해능을 가진 초고압전자현미경을 보유하고 있으며, 0.1nm 이하의 분해능에서 나노머티리얼의 해석이나 탄소, 질소, 산소 등의 경원소를 직접 관찰하는 것이 가능하다. 관찰기술 및 해석기술의 수준은 매우 높고, 국제적으로 권위가 높은 학술잡지에 많은 성과를 발표 하고 있다. 한편 VDEC에서는 10년 이상의 공동이용 실적과 함께 최신예 대규모 고속전자선 리소그래피장치를 공용하고 있음. 본 장치는 최대 8인치 웨이퍼까지의 각종 사이즈·형상의 기판에 대응하여 가변정형 빔방식으로 평균 리소그래피시간이 1시간 미만이라는 성과를 달성하고 있음. 리소그래피 조건에 따라 다르지만 수십 nm의 미세패턴을 처리할 수 있음. 본 리소그래피장치는 Class 1의 클린룸에 설치되고 리소그래피와 에칭 등의 미세가공기술을 적절히 조합시킨 나노구조형성이 가능. 특히, 실리콘을 깊이 판 에칭장치는 마이크로머신 등의 복잡한 구조형성에 위력을 발휘.

?? 전자빔에 의한 나노구조조형·관찰지원 [국립대학법인 토쿄공업대학]

● 토쿄공업대학은 2대의 전자빔 노광장치를 중심으로 한 3차원 나노구조형성지원, 전자현미경용 시료제작과 관찰을 병행한 2가지를 중심으로 지원하고 있음.

● 초미세가공 영역에서는 장치부분의 지속적인 개선에 의해 지금도 세계최고 수준에 있는 2대의 전자빔 노광장치를 중심으로 한 나노구조형성의 프로세스 기술을 제공. 20nm급의 초미세 패턴형성기술을 기반으로 이용자의 필요에 대응한 반도체/금속/절연체 등의 디바이스 구조에 중요한 박막에서 전사(轉寫)까지를 포함한 3차원 나노구조를 구축하는 종합적인 기술을 제공. 또한 전자빔 노광장치를 가진 주요대학, 연구기관 등의 각종 노광장치의 활용도를 높이기 위한 체제 구축을 목표로 하는 지원으로서 출장기술지도·출장 스쿨 등도 개최.

● 나노계측·분석영역에서는 초고압투과형전자현미경으로는 세계에서 유일하게 시료를 초고진공·극저온으로 유지하는 전자현미경(1,250kV)을 중심으로 하는 관찰지원을 시행. 투과전자현미경에 익숙하지 않은 지원신청자에 대해서는 무엇보다 결과를 나타내기 위해 중요한 관찰용 시료제작을 포함한 나노구조관찰 지원을 시행하고 있음.

?? 와세다대학 커스텀나노구조·디바이스평가지원사업 [학교법인 와세다대학]

● 다양한 니즈에 대응하기 위해 본 거점에서 축적해 온 기술 및 시설, 설비를 구사한 3개 영역의 최첨단 수준의 나노구조형성지원을 실행하고 있음. ① 정밀도금기술지원 : 본 거점 노하우에 근거한 최고레벨의 정밀도금 형성기술을 기본으로 각종 전기적·자기적·기계적·광학적 기능을 가진 박막형성 기술을 지원. 나노/마이크로 가공기술과 연계하여 리소그래피 프로세스를 적절히 조합한 나노영역에 선택추출형성 및 3차원 미세구조형성, 표면의 분석·해석도 실시. ② 나노/마이크로 가공기술지원 : nm에서 ㎛까지의 크기로 실리콘, 유리, 수지 등의 다양한 소재를 대상으로 고(高)종횡비(aspect ratio)를 가진 미세구조형성을 실현. EB리소그래피장치 등의 고정밀도 패턴형성 장치에 의한 패턴형성과 각종 드라이에칭장치에 의한 이방성·등방성 에칭기술을 병용하고 최첨단 나노스케일 구조체의 형성·가공을 실시. ③ 디바이스 구조형성기술지원 : 고주파특성계측 및 출력특성계측에 필요한 소(素)구조형성의 지원을 중심으로 한 디바이스 특성의 정밀한 평가에 필요항목이 되는 소(素)구조형성(예를 들면, 프로브용 극소단자형성 등)의 기술지원, 특성 평가지원을 시행.

?? 중부지구 나노테크종합지원 : 나노재료제조가공과 첨단기기분석 [대학공동이용기관법인 자연과학연구기구 분자과학연구소/국립대학법인 나고야대학/국립대학법인 나노야공업대학/학교법인 토요다학원 토요다 공업대학]

● 아이치현의 4개 기관이 연계하여 혁신적·독창적 기기이용에 의한 나노계측·분석, 세계 최고수준의 플라즈마 기술을 축으로 한 미세가공, 기능성분자 물질합성 등의 지원을 실시하고 있음. 예를 들면 나노바이오분야의 질환관련단백질의 단일 세포내 1분자발현·기능해석은 나고야대학의 초미세 가공, 플라즈마처리, 단일세포 분자조작과 분자과학연구소의 근접장 이미징 그리고 나고야공업대학의 세포구조 해석으로 시행하고있는 이종분야의 횡단적 연구들도 가능하게 함.

● 분자과학연구소는 초고자장 NMR, 혁신적인 전자

현미경군, 세계 최초로 방사광이 불필요한 자외자기원 이색성 광전자현미경 이용 등과 더불어 기능성분자의 설계·합성, 대규모 양자화학계산, 점접촉전류 이미징등에 폭넓게 대응하고 있음. 나고야대학은 플라즈마 기술을 축으로 한 반도체 프로세스, 나노자기 디바이스, MEMS, 나노바이오 소자 등의 기술지원, 나노디바이스 구조해석, 전자현미경을 주도로 하는 선진적 소자평가를 제공함. 나고야공업대학의 지원은 신규 나노재료의 개발평가, 분자레벨에서 세포구조평가, 탄소나노튜브 등을 이용한 소자, 센서의 개발과 기능평가

등이 있음. 토요다공업대학에서는 실리콘 프로세스기술을 기반으로 하는 화합물반도체, 탄소계, 금속 등의 각종 나노구조체의 하이브리드화 가공을 중시한 가공과 평가를 시행하고 있음.

?? 교토 첨단나노테크 종합지원네트워크 [국립대학법인 교토대학/국립대학법인 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학/국립대학법인 나라첨단과학기술대학원대학]

● 교토대학, 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학, 나라첨단과학기술대학원대학의 3개 대학이 연계하여 나노계측·분석, 초미세가공, 분자·물질합성에 관한 종합적인 연구개발지원과 지역에 밀착한 이노베이션 거점을 형성하고 지역진흥지원·벤처육성을 실시하고 있음. 교토대학은 나노공업고등연구원, 벤처·비지니스·실험실, 화학연구소로 대표되는 나노테크놀로지·나노사이언스의 연구거점으로서 다양한 관련 프로젝트를 추진하고 있고, 과거 5년간의 전반기 프로젝트에 있어서도 다수의 지원 실적이 있음. 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학은 일본 최초의 국립 독립대학원대학으로 머티리얼사이언스연구과와 나노머티리얼 테크놀로지센터에서 원자·분자레벨에 기초를 두고 물리, 화학, 생물을 융합한 머티리얼사이언스, 나노테크놀로지의 연구교육을 실시. 나라첨단과학기술대학원대학은 최첨단 나노테크놀로지 연구설비와 9명의 전임기술직원을 보유한 물질과학교육센터에서는 다수의 기업에 나노테크놀로지 연구지원을 실행한 실적이 있고 교원 1명당 산학연계경비가 전국 1위(2005년도)에 랭크되었음.

?? 오사카대학 복합기능나노파운더리 [국립대학법인 오사카대학]

● 국립대학법인 오사카대학의 산업과학연구소와 초고압 전자현미경센터는 상호 연계·융합하여「오사카대 복합기능 나노파운더리」를 조직.

● 오사카대 복합기능 나노파운더리에서는 나노테크놀로지 연구지원을 위해 ① 나노계측·분석?? ② 초미세가공 ③ 분자합성·박막합성의 3개 영역·기능을 융합 또는 연계시키고 또한 컨설팅 기능을 충실하게 하여 기업과 연구기관과의 유기적인 연계를 긴밀하게 하면서 기술상담과 인재육성의 장을 제공.

① 나노계측·분석에서는 세계 최고 가속도전압 300만 볼트 초고압전자현미경을 중심으로 각종 전자현미경에 의한 구조·조직해석의 지원을 제공. 마이크로미터 두께의 시료내부를 나노스케일 분해능으로 3차원 분석하는 초고압전자현미경 관찰과 시료제작 및 전자현미경상·전자회절도형해석 등을 지원. ② 초미세가공에서는 박막시료의 초미세가공과 디바이스화 및 박막의 물성측정이나 디바이스의 특성평가 등을 지원.

③ 분자합성·박막합성에서는 목적으로 하는 기능을 발견하는 것과 더불어 최적의 원자·분자배열을 가진 재료의 디자인 합성과 또는 엑시머레이저에 의한 기능성 인공격자박막의 합성 및 K셀에 의한 유기물박막의 합성 등을 지원.

?? 방사광을 이용한 나노구조·기능의 계측·해석 [독립행정법인 일본원자력연구개발기구독립행정법인 물질·재료 연구기구/학교법인 리츠메이칸대학 총합이 공학연구기구SR센터/협력기관:재단법인 고휘도광과학연구센터]

● 방사광은 자외선부터 감마선까지의 광파장 영역에 걸쳐 고휘도성, 고지향성, 고편광성에 우수한 광원이며, 재료비파괴로 선택한 원자의 국소구조, 결합상태 등 다른 방법으로는 불가능한 나노구조·상태의 계측·분석이 가능함. 세계최대의 방사광시설인 Spring-8에서는 혁신적인 방사광 이용기술의 개발과 이것을 이용한 광범위한 물질·재료 연구가 전개되고, 또한 리츠메이칸대학에서는 타 대학에 앞서서 방사광시설을 정비하고 독자적으로 개발한 방사광기술을 구사하여 경원소 재료를 중심으로 한 전자상태, 결정구조 해석 및 초미세가공기술 개발을 추진하고 있음. 본 거점은 전반기 프로젝트에서도 다수의 실적을 가진 방사광 그룹으로서 세계적으로도 최고의 잠재력을 가진 융합체로서, Spring-8(軟∼硬X線源)과 리츠메이칸대학 소형방사광(超軟∼硬X線源)이 상보적으로 폭넓은 경원소에서 중원소를 대상으로 한 회절, 흡수, 분광, 발광 측정에 의한 결정구조, 전자·자기구조, 원소·조성 등의 나노계측·분석지원을 전개함. 본 거점의 중점분야로서 차세대 자기기록재료, 에너지변환·저장재료, 나노일렉트로닉스재료, 선진 신영역으로서 신규나노입자기능재료, 나노박막기능재료, 나노영역 계측기술, 나노융합영역을 설정해서 방사광을 이용한 나노계측·해석지원을 실시하고 있음.

?? 실리콘 나노가공 및 고품질 진공이용기술에 관한지원 [국립대학법인 히로시마대학/국립대학법인 야마구치대학]

● 본 거점은 전반기 프로젝트에서「만들기대상 장려상」수상, 학회상 수상 등의 실적을 내세우는 히로시마대학에서는 주로 실리콘계에 관한 지원을 하고, 고품질 진공이용기술에서 실적이 있는 야마구치대학에서는 비실리콘계에 관한 지원을 실시하고 있음.

● 히로시마대학에서는 전자빔 노광장치를 이용한 게이트 길이 수십 나노미터의 초미세 트랜지스터의 설계·제작기술을 지원으로 활용함과 동시에 나노구조 형성 프로세스 및 이것을 이용한 초미세 디바이스에 관한 기술상담에도 대응함. 지원내용은 ① 나노구조가공 프로세스 설계 ② 박막형성·불순물도입 ③ 나노구조패턴설계 ④ 실리콘 나노점(nano dot) 관련 지원을 실시하고 있음. 야마구치대학에서는 고품질 진공이용기술을 주요 지원대상으로 하고 클린룸 등에 설치한 전자선 리소그래피장치, 마스크얼라이너, 이온빔 에칭장치 등의 일련의 미세가공장치 일체를 지원하고, 특히 비실리콘계 재료, 다시 말해 초전도재료, 유전체재료, 자성체재료 등을 지원 대상으로 하고 있음.

?? 큐슈지구 나노테크놀로지거점 네트워크 [국립대학법인 큐슈대학/재단법인 사가와현지역산업지원센터 큐슈싱크로트론광연구센터/재단법인 키타큐슈산업학술추진기구/국립대학법인 사가와대학 싱크로트론광반응연구센터]

● 큐슈지구 나노테크놀로지거점 네트워크에서는 큐슈대학, 큐슈싱크로트론광연구센터, 사가와대학 및 키타큐슈산업학술추진기구가 연계하여 ① 분자·물질합성 해석지원 ② 초현미경해석지원 ③ 싱크로트론 방사광측정 해석지원 및 ④ MEMS 측정해석 지원을 하고 있음. 큐슈대학의 2개 영역내의「분자·물질합성 해석지원」은 무기, 유기, 무기·유기복합계의 나노분자재료와 나노분자 디바이스 구축을 위해서 합성, 구조, 기능해석과 평가를 종합적으로 기술지원 함. 「초현미경해석지원」은 초고압전자현미경 및 특수기능 전자현미경, 시료제작장치 등을 개방하고「시료제작」, 「극미소 영역해석」, 「전자현미경내의 해석」, 「난관찰 물질해석」의 중점 4개 분야의 종합지원을 실시. 큐슈싱크로 트론광연구센터와 사가와대학 싱크로트론광응용연구센터는 상호 협력하여 전자는 XAFS법, X선 회절법, X선 소각산란법, 반사율측정법 등의 설비와 해석방법을 이용하여 첨단 나노재료의 연구에서 과제해결을 위해서 종합적 지원을 실시하고, 후자는 광전자분광이나 방사광과 레이저광여기·분광을 병용한 새로운 분광법을 활용하고 광기능성재료의 전자상태나 재료표면상태의 해석 등의 지원을 실시. 또한 키타큐슈산업학술추진기구에서는 반도체 디바이스 제조기술, MEMS/NEMS에 관한 기술지원과 고도집적화에 의한셀 일렉트로닉스 개발을 위한 종합지원을 추진.

 

나노테크놀로지 종합지원프로젝트 지원 4개 그룹 성과사례

?? 방사광그룹

● 일본 원자력연구개발기구가 홋카이도대학과 오차노미즈여자대학에 지원한 방사광을 이용한 전극표면 X선 산란(SXS)법은 금(金) 단결정상의 이종금속전석층의 구조해석에 유효한 성과사례로 평가되고 있음. 고기능의 신재료로 주목되고 있는 Under Potential 석출법에 의해 얻을 수 있는 금속층이나 그 위에 형성한 자기조직단분자층(SAM)의 분석에 유효하기 때문임. 또한 리츠메이칸대학에서는 LIGA프로세스를 이용한 미세 형상 패터닝 기술을 이용한 지원이 가능.

● 산학연계의 이러한 일련의 지원으로 싱크로트론 방사광조사에 의해서 아크릴 수지기판 상에 다른 깊은 유로를 형성하고 폴리에틸렌제의 마이크로유로 디바이스의 작성을 실현.

 

?? 초고압투과형 전자현미경그룹

● 오사카대학 초고압 전자현미경센터의 지원은 세계최고 가속전압 3000kV를 자랑하는 초고압 전자현미경과 3차원 토모그래피 관찰법이 미세구조해석으로 활약하였음. 캘리포니아대학에 대한 기술지원은 전자현미경 사진부터 유전적 뇌신경장애에 의한 뇌신경세포수상돌기의 형태 변이가 관찰되었고, 3차원 입체구조부터는 소뇌계구 기능의 이해에 도움이 되었음. 또한 물질·재료연구기구는 현미경관찰용 시료작성, 관찰, 조성분석 및 제작물의 평가에 필요한 일련의 프로세스를 지원.

● 교토대학의 지원으로 이루어진 것으로 금부(金負)이온을 1keV의 저에너지로 극박막 중에 주입하고 형성된 단층나노입자를 고분해능 TEM으로 확인하는 것이었음. 여러 가지 기판 중에서 금, 은 단결정나노입자의 배열이 관측되었음.

 

?? 극미세가공·조형그룹

● 보다 양호한 지원을 실시하기 위해「미세가공」그룹에서는 이용자의 희망을 이해하고 목적으로 하는 재료의 선택부터 프로세스 설계까지 토탈 지원이 중요함. 그 성과사례 중 하나인「코로나 그라프 광학마스크」를 사용하는 광학방식은 태양계 외혹성을 관찰하는 차세대 적외선 우주망원경에 탑재한 코로나 그라프의 유력한 후보로서 개발이 추진되고 있음. 산업기술총합연구소의「나노프로세싱·파트너쉽·프로그램」으로 제작된 마스크를 이용한 실험에서 이러한 마스크 방식이 세계 최고의 차폐효과를 달성하였음. 또한 히로시마대학이 산학연계로 시행한 지원에서는 이종재료간의 박막접합, 발광다이오드를 구동 IC에 결합하기 위한 에피필름본딩 기술의 확립에 성공하였음. 그 후에 기업의 노력으로 세계 최초로 이 기술의 실용 레벨에서의 양산화에 성공하고 기초기반연구의 결과가 크게 개화한 사례가 됨.

 

?? 분자·물질종합합성·해석그룹

● 자연과학연구기구·분자과학연구소가 가나가와대학에 지원하는 것으로는 열분석에 의한 엔탈피 측정과투과전자현미경을 병용하여 리폼위에 아실아미노산염에 의해 형성된 나노도메인을 관찰하였음. 이 결과, 화학물질에 의해서 저농도에서도 캡슐상의 리포좀을 시트상으로 변형시킬 수 있다는 것을 알게 되었음. 또한 큐슈대학이 실시하는 산학연계지원에 의한 유기 단분자막 패턴표면의 제작은 습식공정(wet process)에 의한 디바이스 작성의 기반기술로의 도전이 됨. VUV노광장치를 이용한 간편한 조작으로 저비용방법의 확립에 성공하고, 또한 잉크젯기술과 병용하여 고분자나 금속의 정밀패터닝에 응용하여 성과로 발전하였음.

♣ 이일형 책임연구원 (ihlee@kisti.re.kr)