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1 특집 Nanoelectronics 탄소나노튜브전자소자 박완준 서 지난반세기에걸쳐전자산업의주력기술의위치를점하고있는실리콘기반의반도체기술은정보처리양의급격한증가로인한전자소자성능의고속화와고집적화요구로인해기술의한계점에근접해가고있다. 무어의법칙 1) 에의하면앞으로 10년이내에최소선폭 2) 이 10 nm 이하인소자기술이불가피할것으로전망된다. 반도체기술에서선폭의미세화는전통적인제조공정기술, 소자특성, 신뢰성등전분야에기술적인한계를초래할것으로예상된다. 제조공정기술은포토리소그라피 (Photo-lithograpy) 공정이대표적인한계기술로현재반도체공정에적용되는광원은집적화증가에의해요구되는정도의미세화패턴을제공할수없다. 보다작은파장의광원으로전자빔이나 X-선등이연구되고있으나, 이는고가의기술및장비의적용과생산성의저하가불가피하다. 기술의한계점에대한위기는소자특성과신뢰성분야에서더욱심각하다. 반도체회로는트랜지스터와트랜지스터를연결하는금속배선으로이루어진다. 전통적인구조의실리콘트랜지스터는양자역학적터널현상에의한누설전류와동작시발생하는열이집적화를제한하는기술적요인이다. 금속배선에서도선폭의미세화로기인되는증가된전류밀도는기존의금속물질 ( 알루미늄이나구리선 ) 이허용하는범위를초과하고있다. 이와같은기술의한계를극복하기위한대안으로탄소나노튜브 (Carbon Nanotube) 를기반으로한전자소자가개발중에있다. 탄소나노튜브는첫째, 재료적관점으로극미세구조에서양질의반도체혹은금속의성질을만족하며, 둘째, 공정관점에서부분적, 혹은전체적으로자기조립 (Self Assembly) 공정을통해포토리소그라피 (Photo-lithograpy) 한계에자유로울가능성이있고, 셋째, 소자성능의관점에서탄소나노튜브트랜지 박완준박사는 University of Utah 물리학이학박사 (1997) 로서 LG 반도체에서근무하였고 ( ), Michigan State University, Physics and Astronomy 에서 Post Doc.( ) 을거쳐 1999 년부터삼성종합기술원에재직중이다. (wanjun@samsung.com) 론 스터의경우기존의실리콘기반의트랜지스터보다잠재적으로 10배이상큰전자이동도를보이므로전력소모와동작시발생하는집적회로의발열을줄일수있고, 금속배선으로적용할시구리배선에비해 1000배이상의전류밀도를허용할수있다. 탄소나노튜브 1. 탄소나노튜브의원자구조와전기적특성주기율표상에 6번째원소이고 4족에속해있는탄소원자는공유결합을기반으로하는원자간의결합구조에따라물질의특성이다양하며, 0차원에서 3차원까지의원자구조가모두자연계에존재하는유일한원소이다 ( 표 1). 탄소나노튜브는 2차원구조의흑연 (Graphite) 면을둥글게말아놓은구조이며직경은 1-20 nm가전형적이다. 흑연은결합배열이독특하여흑연면이튼튼하고평탄한육각형판상막구조를하고있다. 이막의상하부는자유전자로채워져있으며전자는이산상태에서막과평행운동을한다. 탄소나노튜브는그림 1에서와같이하나의흑연판에서 O-A, B-B' 이만나모서리에서결합을이루어나선모양으로감기면서형성된다. 이때 O-A를잇는선에서카이럴벡터 (Chiral Vector) 3) 를정의한다. 탄소나노튜브의전기적특성은자유전자의운동방식이바뀌게되어나선형또는카이랄성 (Chirality) 4) 에의존한다. 그예로카이럴벡터 (n,m) 에대하여, n-m이 3의배수가되면자유전자의운동이완전히자유로워나노튜브가금속처럼반응하고, n-m이 3의배수가아니면반도체처럼밴드갭 (Band Gap) 이형성되어 1) Moore s Low, 인텔의창립자인 Gorden Moore가주장한것으로오랜기간반도체시장의추이를관찰하여얻은결론이실리콘기반의반도체제품의집적도가 3년마다 4배씩증가한다는내용. 2) 반도체칩을구성하는배선요소중가장작은배선의너비로트랜지스터게이트의너비나금속배선의너비의크기로디자인룰 (Design Rule) 로표시됨. 3) Chiral Vector: C h=4a 1+2a 2 혹은 (4,2) 4) Chirality: 광학이성질체, 손대칭성. 20 물리학과첨단기술 June 2004

이중겹탄소나노튜브 (Double-wall Carbon Nanotube) 로육각형의꼭지점에탄소원자가놓여있다. [2] 그림 1. 탄소나노튜브의카이랄성 (Chirality). 의직경이클경우단일겹 (Single-wall) 보다는다중겹 (Multi-wall) 의탄소나노튜브가성장되고이는전기적으로금속성이다.

탄소나노튜브의물리적성질 1991년일본의이지마박사가탄소의결합구조를연구하던중처음으로튜브형태의탄소구조를발견한이래 ( 그림 4), 탄소나노튜브가새로운소재로주목받는것은극단적인 (Extreme) 전기적, 물리적특성을갖고있기때문이다. 먼저 (a) 금속성탄소나노튜브 (b) 반도체성탄소나노튜브그림 2.

2 표 1. 탄소의다양성. Dimension 0-D 1-D 2-D 3-D 종류 C 60 Nanotube Graphite Diamond 전기적특성 반도체 금속 / 반도체 금속 부도체 B B T = 4a 1-5a 2 A O C h = 4a 1 + 2a 2 Chiral vector a 1 a 2 그림 3. 이중겹탄소나노튜브 (Double-wall Carbon Nanotube) 로육각형의꼭지점에탄소원자가놓여있다. [2] 그림 1. 탄소나노튜브의카이랄성 (Chirality). 의직경이클경우단일겹 (Single-wall) 보다는다중겹 (Multi-wall) 의탄소나노튜브가성장되고이는전기적으로금속성이다. 그림 3은탄소원자가육각형구조로결합하여이중겹나노튜브 (Double-wall Nanotube) 로성장되는예시이다. 2. 탄소나노튜브의물리적성질 1991년일본의이지마박사가탄소의결합구조를연구하던중처음으로튜브형태의탄소구조를발견한이래 ( 그림 4), 탄소나노튜브가새로운소재로주목받는것은극단적인 (Extreme) 전기적, 물리적특성을갖고있기때문이다. 먼저 (a) 금속성탄소나노튜브 (b) 반도체성탄소나노튜브그림 2. 탄소나노튜브의밴드구조. 반도체성탄소나노튜브는일반적인반도체와같이상위밴드 (Conduction Band) 와하위밴드 (Valence Band) 사이에전자가있을수없는에너지갭이존재한다. [2] 전자가이동하기위해서는이를극복해야할만큼의에너지가외부에서공급되어야한다. 그림 2는금속성탄소나노튜브와반도체성탄소나노튜브의밴드구조를나타낸다. 반도체성탄소나노튜브에서밴드갭의크기는일반적으로튜브의지름크기에반비례하는것으로알려져있다. 이론적으로가장클수있는밴드갭에너지는 4.6 ev 5) 로부도체영역부터직경이커짐에따라밴드갭이존재하지않는금속탄소나노튜브까지모든영역의전기적특성이가능하다. 특히튜브 5) 다이아몬드의밴드갭에너지 : 5.5 ev 그림 4. 이지마에의해처음으로발견된다중겹탄소나노튜브의고해상도투과전자현미경 (HRTEM) 사진 ( 네이쳐지, 1991). [3] 물리학과첨단기술 June

표 2. 탄소나노튜브의물리적성질비교. 물리적성질탄소나노튜브비교재료 50 nm 미세공정크기 0.6 20 nm ( 직경 ) ( 전자빔리소그라피 ) 밀도 1.33 1.4 g/cm 3 2.7 g/cm 3 ( 알루미늄 ) 인장강도 4.

3 표 2. 탄소나노튜브의물리적성질비교. 물리적성질탄소나노튜브비교재료 50 nm 미세공정크기 nm ( 직경 ) ( 전자빔리소그라피 ) 밀도 g/cm g/cm 3 ( 알루미늄 ) 인장강도 Pascal Pascal ( 고강도스틸합금 ) 허용전류밀도 A/cm A/cm2 ( 구리선 ) 열전도율 내열성 6000 W/mK 2800 도 3320 W/mK ( 다이아몬드 ) 도 ( 일반금속선 ) 크기가나노재료에합당하게적으며, 전기적으로매우좋은도체이고, 다이아몬드보다좋은열전달물질이다. 원자구조로는공유결합으로탄소-탄소의결합강도가높아인장강도가고강도합금에비해 20배이상우수하고허용전류밀도가어떤금속보다크다. 또한내열성및단위부피당표면적이넓다 ( 표 2 참조 ). 한편나노기술과관련하여튜브형태의 1차원적으로물질이구성되어원리적으로구조적결함이없도록할수있기때문에높은온도에서도양자역학적인간섭현상 (Quantum Interference) 을줄일수있다. 즉, 미래에다가올기술로기대되는양자전자소자의재료로도기대가되어진다. 이와같은극단적인물리적성질은다양한응용분야에적용 될수있다. 본고의주제인전자소자분야에트랜지스터와금속배선등전자소자의구성단위소자뿐아니라, 나노전자소자구현을위한로직어레이 (Logic Array), 메모리어레이 (Memory Array), 또는이를조합한칩 (Chip) 형태의시스템분야에응용잠재력이있다. 광학소자분야에서는나노크기의광원구현이가능하여디스플레이, 가시광원, X선, 발광다이오드응용분야가있고, 수소저장매체로에너지분야및나노기술과관련된나노저울, 나노집게, 나노탐침등수많은응용분야를개척할수있다. 3. 탄소나노튜브의제조탄소나노튜브는레이저증착법 (laser-ablation), 아크방전법 (arc discharge) 또는, CVD( 화학기상증착 ) 법에의해제조가된다. 레이저증착법과아크방전법은촉매금속과강력한레이저 / 아크방전으로탄소과녁물질을순간적으로가열한다. 이때형성된기화탄소는가스상태에서반응챔버 (Chamber) 벽이나맞은편전극에나노튜브를형성한다. CVD법은원하는위치에선택적으로나노튜브를성장시키기에적합한제조법 ( 그림 5) 으로탄소공급원료로아세틸렌, 메탄, 일산화탄소등을사용하며, 촉매입자를적용하여촉매표면에서이루어지는촉매분자의해리에의해탄소원자가촉매입자속에서녹아재배열이이루어지면서나노튜브가형성된다. CVD 방법은기존의반도체공정의증착기술과호환성이있고, 원하는기판과원하는위치에나노튜브를제조할수있는장점으로특히전자소자응용을위한중요한제조방법을제공한다. 탄소나노튜브는성장조건 ( 가스혼합물, 플라즈마인가, 촉매유형등 ) 에따라금속입자가기판과붙어있는상태에서그위로탄소섬유가생성하는성장방식 (Base Growth) 이나탄소가흡착 (a) (b) 그림 5. CVD( 화학기상증착법 ) 으로제조된탄소나노튜브, (a) 촉매에미세공정을적용하여원하는위치에나노튜브를성장하는방법에대한설명도, (b) 선택성장된나노튜브의전자현미경사진 ( 사이언스지, 1999). [4] 22 물리학과첨단기술 June 2004

4 DRAM half-pitch (nm) MPU physical gate length (nm) Classical CMOS limitation Non-classical CMOS Simple shrinkage Red Brick Wall SOI, Strained, Vertical, FinFET, Double gate Physical Limitation New technologies New technology Introduction : CNT, Si nano-wire, SET etc. Technology platform change 그림 6. 기술개발기준으로예측된트랜지스터기술로드맵. 현재의주류기술인실리콘기판의표면에형성하는평면형트랜지스터제조기술은미세화의영향발생하는누설전류등으로인해더이상적용불가능하며, 이시점을더이상동일한방식으로는기술이연장되지않는다는의미에서 Red Brick Wall 로표현한다. 대안기술로입체구조를갖는트랜지스터가적용될것으로예측되나, 이러한구조역시향후 10년내에기술적한계 (Physical Limitation) 가예상된다. 따라서나노기술을적용한신기술전자소자의개발이궁극적인해결방안으로제시되고있다. 되는면이촉매금속위쪽에존재하고, 탄소석출은아래면에서이루어져, 금속입자아래로탄소섬유의성장을유도하는방식 (Tip Growth) 으로구별된다. 탄소나노튜브를이용한전자소자 1. 나노전자소자의필요성나노전자소자는 1 nm ~ 100 nm 6) 크기의재료로전자소자의기본구성요소인트랜지스터, 스위치, 저항, 캐페이시터 (Capacitor), 배선을구현하고, 이들구성요소를조합하여, 로직회로, 마이크로프로세서, 메모리등에적용되는기존의실리콘반도체기반의고집적화기술에서예상되는한계의대안을제공하는기술을의미한다. 보다포괄적으로는모든물질은나노크기로작아지면, 양자역학적현상이물리적성질을좌우하게된다. 전기적인성질로나타나는양자역학적인현상을이용하면전자소자에합당한기능을갖도록할수있고, 이는기능적인의미의나노전자소자의정의가된다. 이러한기능을현실적으로이용하기위해서는양자역학이지배하는전기적성질을전자소자의목적에맞게제어할수있어야한다. 국제적인반도체기술예측기관인 ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors) 에따르면앞으로 10년내에전자소자구성요소중가장중요한트랜지스터를제작하기위해 15 6) 1 nm는 10억분의 1 m nm의선폭기술을예상하고있다. 이는실리콘기반의전통적인트랜지스터제작기술로는그림 6에서와같이실현이불가능한것으로여겨지고, 현재까지구현된적이없는나노전자소자개념의새로운기술의도입이필요한상황이다. 이상기술된나노전자소자의후보기술로특정한전도특성을갖는무기 / 유기분자나양자점 (Quantum Dot) 으로표현되는수나노크기의금속혹은반도체에서나타나는단전자효과 (Single Electron Effect) 를이용하여분자수준의크기에서, 또는전자의스핀제어를이용한전자소자특히스위치를포함한트랜지스터기능을구현하려는여러가지기술이시도되고있다. 이런기술은학술적으로많은발전을이루어오고는있지만, 실용화측면에서기술이성숙되기에는아직도많은시간이필요하다. 적어도 10년내에집적화가가능한일정수준의트랜지스터가되기위해서는특성의재현성및균일성과함께구동방식, 신호처리방식등현재의전자회로기술을적용할수있을정도의전기적특성을보유하고있어야한다. 또다른실용화의요건은특성이실온에서실현이되어야한다는것이다. 나노전자소자를가능하게하는대부분의물리적특성은양자현상 (Quantum Phenomenon) 을근간으로하나온도가증가함에따라양자간섭 (Quantum Interference) 로인해고유한전기적특성이소멸된다. 이런관점에서 1차원적구조를갖는반도체물질로형성된나노선 (Nano-wire) 과탄소나노튜브가비교적멀지않은미래에응용이가능할것이고, 나노전자소자트랜지스터가구현될것으로기대된다. 반도체나노선은반도체물질을 10~50 nm 직경으로성장한것으로나노튜브와는달리속이차여져있는구조를하고있다, 예를들어실리콘나노선 물리학과첨단기술 June

탄소나노튜브 FET은그림 7에서와같이기판에형성한탄소나노튜브를트랜지스터의채널 (Channel) 로, 탄소나노튜브의양끝단에금속전극을부착하여전자 (Electron) 나전공 (Hole) 의소오스 (Source) 와드레인 (Drain) 을, 게이트 (Gate) 절연막과게이트를순차적으로형성한다. 전자회로구성요소로써트랜지스터는스위치와신호증폭기의두가지기능을수행한다.

5 그림 7. 탄소나노튜브트랜지스터모식도. 탄소나노튜브트랜지스터는소오스 (Source) 와드레인 (Drain) 간에전류가흐르도록실리콘표면을대체하여반도체성탄소나노튜브를적용. 으로탄소나노튜브와유사한크기의트랜지스터제작이가능하다. 2. 탄소나노튜브 FET(Field Effect Transistor) 상온에서탄소나노튜브를이용한 FET(Field Effect Transistor) 는 1998년네덜란드의데커 (Dekker) 그룹에의해최초로시연된이후실리콘기반의트랜지스터기술의대안으로주목받고있다. 탄소나노튜브 FET은그림 7에서와같이기판에형성한탄소나노튜브를트랜지스터의채널 (Channel) 로, 탄소나노튜브의양끝단에금속전극을부착하여전자 (Electron) 나전공 (Hole) 의소오스 (Source) 와드레인 (Drain) 을, 게이트 (Gate) 절연막과게이트를순차적으로형성한다. 전자회로구성요소로써트랜지스터는스위치와신호증폭기의두가지기능을수행한다. 이는게이트의전압에따라소오스와드레인사이에흐르는전류의양을제어할수있기때문이다. 탄소나노튜브트랜지스터의게이트전압의존성을보면, 음의전압을게이트에인가했을경우 (V g < 0), 소오스 / 드레인간전류가증가하다평형치에도달하며, 양의전압을게이트에인가했을경우 (V g > 0), 탄소나노튜브채널을통한전류가감소된다. 이로부터채널내에서의전류는주로정공에의해일어남을알수있고, 이는일반적인 p형실리콘트랜지스터와동일하다. 다른한편으로알카리족 7) 원소인칼륨 (K) 을탄소나노튜브와결합시키면전자의이동으로인한전류를얻게되어 n형트랜지스터가가능하다. p형과 n형트랜지스터의선택적인제조가가능하다는사실은탄소나노튜브의전자회로응용가능성에매우중요한요소이다. 이로써현재의실리콘반도체집적회로기술의연장선에서새로운개념의도입이없이도 CMOS 회로기술에탄소나노튜브트랜지스터를적용할수있게되는것이다. 실제로매우초보단계이기는하지만 CMOS 인버터와동일기능을하는탄소나노 7) 주기율표에서 1족에위치한원소. 8) Carrier: 전자나전공을통합하여지칭함. 그림 8. p형-, n형-탄소나노튜브트랜지스터의전류-전압곡선과이를조합하여제작한탄소나노튜브인버터의특성곡선은반도체 CMOS 인버터와동일한특성을보인다. (2001, APL) [5] 튜브인버터가시연되었고 ( 그림 8), 트랜지스터의증폭기능에의해작동하는 CMOS 링오실레이터 (Ring Oscillator) 가탄소나노튜브트랜지스터의조합으로시연된바있다. 트랜지스터의채널 (Channel) 이작아지게되면캐리어 (Carrier) 8) 가지날수있는경로도작아지게되어캐리어의이동도 (Mobility) 가큰물질의선택이필수적이다. 이동도가증가되기위해서는개별캐리어가이동하는매질이나, 캐리어상호간에산란이억제되어야하고이를물리학에서는발리스틱전자수송 (Ballistic Transport) 이라고표현한다. 트랜지스터응용에서크기의미세화관점외에탄소나노튜브의장점은원자구조의결함을제거하는정도에따라원리적으로발리스틱전자수송이가능하다. 실제로탄소나노튜브트랜지스터에서측정된캐리어이동도는실리콘에비해 5배정도크고, 효과적으로결함을제거하는기술의발전으로더큰이동도를기대할수있다. 이상에서기술한집적회로응용외에, 탄소나노튜브트랜지스터는메모리칩을구성하는코아셀 (Core Cell) 에응용가능하다. 메모리셀은개별셀을선택하는스위치기능의트랜지스터와데이터를저장하는저장부로구성된다. 현재반도체메모리는전자의전하량을저장하거나제거하는것을주류기술로하나, 최근들어자성체응용, 상변화에의한물질의저항변화및니노구조응용등다양한새로운기술이개발중이다. 이러한신기술과탄소나노튜브를결합한구조를통해현재메모리보다 1000배이상의집적도를도달하게하는나노크기의메모리셀이구현가능하다. 3. 탄소나노튜브전도체반도체기술로드맵 (ITRS) 은 2013년까지배선전류밀도 ( A/cm 2 ) 를예측하고있다. 이이상의배선전류밀도를충족시킬수있는배선재료는금속성탄소나노튜브에서만구현이 24 물리학과첨단기술 June 2004

그림 9. 집적회로에서탄소나노튜브로대체가가능한전자회로구성요소. 가능하다. 배선선폭의미세화에따라종래의알루미늄이나구리배선방식은입자와표면의산란효과및고전류밀도로인해배선저항이증가한다. 이는높은배선정전용량과함께집적회로에서의신호지연을초래하여전자소자의동작속도성능을제한한다. 한편집적회로에서발생하는열을충분히제거하는것이오늘날컴퓨터가안고있는큰문제거리이다.

6 그림 9. 집적회로에서탄소나노튜브로대체가가능한전자회로구성요소. 가능하다. 배선선폭의미세화에따라종래의알루미늄이나구리배선방식은입자와표면의산란효과및고전류밀도로인해배선저항이증가한다. 이는높은배선정전용량과함께집적회로에서의신호지연을초래하여전자소자의동작속도성능을제한한다. 한편집적회로에서발생하는열을충분히제거하는것이오늘날컴퓨터가안고있는큰문제거리이다. 탄소나노튜브의열전도도는다이아몬드에비해 2배, 구리에비해 15배가량높아, 현재까지알려진어떤물질보다좋은열제거를위한열전달기능을한다. 순수탄소나노튜브에적절한불순물을주입하면전도성이더욱향상되기때문에배선저항이감소하고전류수용용량이커진다. 또한탄소나노튜브는구조적강도가탁월하기때문에배선에서신뢰성문제를야기하는전자이동 (Electromigration) 이나절연기판으로의확산이없으며구리배선에필수적인다마신공정 (Copper Dual Damascene) 에서확산방지막을사용할필요가없는이점이있다. 배선분야에서금속배선대체물질외에다른중요한응용분야로배선과배선사이를연결하는공정에적용가능하다. 이때두배선간은금속으로채워진미세한구멍 (Contact Hole) 으로연결되는데, 고집적화의미세화요구에따라금속으로채워져야할구멍의지름대길이비 (Aspect ratio) 가증가한다. 기존의컨택공정에간단한 CVD법을이용하여수직배열된금속성탄소나노튜브를전도체로사용하면, 미세화에따른공정의한계를극복할수있을뿐아니라적은접촉저항을유지할수있다. 그림 9에서는다기능집적회로에서적용이가능한전자회로구성요소로써의탄소나노튜브응용을도식화하였다. 밴드갭 (Eg) 을갖는반도체특성이나금속특성을갖게할수있지만, 완벽한조절기술이아직알려져있지않다. 부분적으로는반도체성나노튜브만을정제하는방식이몇가지제안되고있으나, 아직정제효율이 100% 에이르지못한다. 둘째, 전자소자는구성요소간의전기적연결이필수적이며, 이를위해서는구성요소의위치제어가필요하다, 이는나노기술이안고있는공통적인문제점이기도한데, 자기조합 (Self-assembly) 기술로이를해결하려는시도가있다. 탄소나노튜브도이러한기술을적용하여규칙적인배열을하는방법이제안되고기술적발전이지속적으로이루어지고있다. 다른방법으로촉매의위치를제어하여원하는곳에탄소나노튜브를선택성장하는방식이있으나, 이는포토리소그라피 (Photo lithography) 기술을피할수없기때문에연구의목적으로적용이가능하나궁극적인해결방법이라고할수는없다. 셋째, 결함이없는탄소나노튜브는산란이없이전자의이동이가능한구조이나, 결함없는나노튜브의성장이가능하더라도전극형성후계면에서이와같은이점이상쇄된다. 즉높은접촉저항으로인해소자전체의저항이나노튜브의저항이아니라접촉저항의지배를받으므로캐리어의이동도소실을유발하여전자소자로서요구되는필요한전기특성을제공하는데어려움이있다. 맺음말실리콘반도체전자소자로드맵은향후 10년이내에현재기술의한계를예상하고있고탄소나노튜브가많은기술적불확실성을내포하고있음에도불구하고기존반도체기술의대안으로주목받는것은재료가가지고있는물리적성질이기존의반도체나금속에비해우수하여, 미세화에기인하는기존물질의물리적한계를극복할수있는가능성이그어느후보기술보다높기때문이다. 탄소나노튜브전자소자의비전은트랜지스터, 저항, 배선, 메모리셀등모든전자회로구성요소를나노튜브로제작하여고성능, 고집적다기능집적회로 (MPU), 메모리소자등을구현하는것이다. 반도체전자산업에서기존기술의틀속에서부분적인개선기술의개발로경쟁력을유지할수있는시대는향후 10년내에한계에도달할것이다. 우리나라가반도체분야의경쟁력을유지하고확대하기위해서는그대안기술의주체가되어야한다. 대안기술이탄소나노튜브이건다른나노전자소자후보기술이건, 기술적불확실성을제거하기위한기초연구가필요한때이다. 4. 탄소나노튜브전자소자의문제점탄소나노튜브는물리적특성의우수성으로나노크기의전자소자응용분야에적합한잠재성을갖고있으나, 또한실질적인응용을위해서는다양한문제점을갖고있는것도사실이다. 해결이필요한많은문제점중에특히전자소자응용기술의성공여부를결정지을기초기술은다음과같이기술될수있다. 첫째, 탄소나노튜브는카이랄성 (Chirality) 에따라서다양한 참고문헌 [1] G. E. Moore, Electronics 38(8), April (1965). [2] P. G. Collins and P. Avouris, Scientific American 62, December (2000). [3] S. Iijima, Nature 354, 56 (1991). [4] Fan et al., Science 283, Issue 5401, 512 (1999). [5] Liu et al., Appl. Phys. Lett. 79, 3329 (2001). 물리학과첨단기술 June

Microsoft PowerPoint - Chapter4&6(강의용)

Microsoft PowerPoint - Chapter4&6(강의용) h. 4 반도체소자 반도체 : 상온에서도체와부도체의중간쯤에해당하는전기전도도를가지는물질 불순물첨가 (doping) 또는결함으로인해서전기전도도가매우크게변함. 주기율표에서 4 족, 3-5 족, 2-6 족화합물 (Si, Ge, GaAs, AlAs etc. ) c = 6.708 Å 1 원자가규칙적정렬을하는고체에서전자의상태 : 에너지밴드 E U E g a E V a 0