HOME > Community > Gallery

인쇄되는 카본 나노튜브 박막 트랜....

목록
최근 IBM은 줄곧 무어의 법칙(Moore`s Law)을 연속할 수 있는 반도체 재료에 대한 탐색 작업을 실행하고 있다. 지난 2014년 7월 10일, IBM은 “미래 5년간 30억 달러를 투자하여 7nm 칩을 개발하며 탄소 나노튜브는 우선적인 반도체 재료에 속한다”고 발표하였다.

1년간의 연구를 통해 최근 IBM은 탄소 나노튜브 집적회로 기술 분야에서 중대한 성과를 취득하였으며 상용화 탄소 나노튜브가 직면한 3대 도전 중의 하나인 짧은 채널 탄소 나노튜브 트랜지스터 접촉 문제를 해결하여 이슈가 되고 있다(Science 2015, 350, 69-72). 

하지만 고도의 순수한 반도체 탄소 나노튜브 개발, 탄소 나노튜브의 정밀한 위치 확정과 고성능 n 타입의 탄소 나노튜브 트랜지스터의 개발 등 과제는 여전히 탄소 나노튜브 집적회로 응용 분야에서의 보틀넥으로서 한층 더 심층적인 연구가 필요한 상황이다. 

중국과학원 수저우(蘇州) 나노 기술 및 나노 바이오닉 연구소 산하 ‘인쇄 전자학 연구부’ 자오젠원(趙建文) 연구원이 주도하는 연구팀은 지난 2010년도부터 고성능의 인쇄 가능한 반도체 탄소 나노튜브 잉크 개발, 고성능 인쇄 p 타입과 n 타입 박막 트랜지스터 디바이스 개발 및 응용 연구를 실행하였다. 

과거 몇 년간 연구팀은 이미 분리 추출 가능한 순수 반도체 탄소 나노튜브와 잉크 제조 기술을 개발하였으며 분리된 반도체 탄소 나노튜브의 순수 정도는 99% 이상 수준에 달하는 것으로 나타났다. 

동시에 인쇄 제조 기술이 플렉시블 및 강성(Rigidity) 기판 상에서 CMOS 인버터(Inverters), 간단한 로직 회로, 링 발진기(Ring oscillator) 및 유기발광 OLED 픽셀 구동 회로 등 박막 트랜지스터 회로 시스템을 개발하였다. 

연구팀은 관련 연구개발 성과에 기반하여 약 10편에 달하는 논문을 발표하였으며, 여러 건의 중국 ‘국가 발명 특허’를 신청하였으며 이미 산업계와 협력하여 실제 응용 분야 보급을 추진하기 위한 노력을 하고 있다. 

최근 ‘인쇄 전자학 연구부’ 연구팀은 관련 연구를 통해 새로운 혁신적인 성과를 취득한 상황이다. 연구팀이 최적화를 통해 개발한 전체 인쇄 플렉시블 박막 트랜지스터의 전하 이전 비율은 100~400 cm2/Vs 수준에 달하고 서브 임계 값 홀드 스윙(ss)은 69 mV/dec 수준 밖에 되지 않고 있으며 현재 보도된 인쇄 박막 트랜지스터 중에서 이전 비율이 제일 높고 서브 임계 값 홀드 스윙이 제일 작은 플렉시블 인쇄 탄소 나노튜브 박막 트랜지스터 디바이스에 속하는 것으로 나타났다. 

연구팀이 개발한 인쇄 플렉시블 CMOS 인버터(Inverters)도 우수한 성능을 나타내고 있으며, 낮은 전압(1V) 작업 하에서 수익 증가는 23 수준에 달하고, 소음 용량 한계는 85% 수준에 달하여 지금까지 세계적으로 보도된 제일 이상적인 결과에 속하는 것으로 나타났다. 

연구팀의 관련 연구 성과는 2015년 10월 타이완(臺灣) 타이베이(臺北)에서 개최된 ‘제6회 국제 플렉시블 및 인쇄 전자 연차 회의(ICFPE 2015)’에서 ‘우수 논문상’을 수상하였다. 

이번 연구는 인쇄 탄소 나노튜브 박막 트랜지스터가 새로운 인쇄 플렉시블 디스플레이 기술, 플렉시블 스마트 광전자 스위치와 화학 생물 센서 등 분야에서의 응용을 위해 중대한 기반을 구축하였다. 

그림 1. 전체 인쇄 플렉시블 탄소 나노튜브 박막 트랜지스터 전기학 성능 

그림 2. 고 성능 인쇄 플렉시블 인버터(Inverters) 

출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

Comments