나노전자장치 속에 집속 이온 빔 증착으로 유도된 오염

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-21

대만 연구진은 나노전자장치가 집속 이온 빔 증착(Focused ion beam deposition)으로 오염이 된다는 것을 증명했다. 집속 이온 빔 시스템은 나노와이어 및 나노튜브 장치를 위한 전기 접점의 국부적인 증착에 폭넓게 사용된다. 그러나 집속 이온 빔은 가우스 분포(Gaussian distribution)를 가지기 때문에, 국부적인 금속 오염이 발생한다. 이런 나노장치의 전기적 수송에 대한 증착 유도된 오염의 부작용은 적용에 중요하다. 그러나 이것은 철저하게 조사되지 않았다. 저널 Nanotechnology에 게재된 최근 연구에서, 이번 연구진은 투과 전자 현미경과 전기적 특성 평가를 통해서 물리적 구조를 조사할 수 있는 실험적 플랫폼을 증명했다. 집속 이온 빔 증착은 증착점 위에 원치 않는 입자 오염을 생성한다. 이 연구는 이런 오염의 공간적인 범위와 나노전자장치의 전기적 특성에 대한 이것의 영향을 조사했다. 상관 연구는 집속 이온 빔 증착을 사용해서 제조된 탄소 나노튜브 장치 위에 수행되었다. 타이완 중앙 연구원(Academia Sinica)의 물리학 연구소의 연구팀은 이런 목적을 위한 모델 시스템으로서 탄소 나노튜브를 사용했다. 선택된 단일벽 탄소 나노튜브 다발은 집속 이온 빔 조사를 사용해서 5µm와 7µm 사이의 길이로 절단된다. 그 후에 이것은 주사 전자 현미경 기반의 탐침 스테이션을 사용해서 병렬의 금 전극 위에 위치된다. 생성된 장치는 매달려 있는 탄소 나노튜브와 집속 이온 빔 증착 접촉을 가진 금 전극으로 구성된 칩이다. 이번 연구진은 백금-나노입자 오염이 탄소 나노튜브를 따라서 얼마나 멀리 일어나는지를 조사했다. 이 연구결과는 집속 이온 빔 증착이 전기 접점을 효과적으로 향상시킨다는 것을 증명했다. 이런 오염들은 진공 챔버에서 선구 가스와 잔여 물 분자들로 유래된 금속 입자들과 무정형 구성요소들로 구성된다. 백금 오염은 집속 이온 빔 접촉 증착점에서 대략 2μm 떨어져 있다. 이런 오염들은 장치의 전달 특성들을 변화시킨다. 이것은 나노 장치가 전기 접점의 집속 이온 빔 증착에서 2μm보다 더 큰 길이에서 일어날 것으로 권장된다. 이번 연구진은 접촉 영역 위의 백금의 집속 이온 빔 증착이 접촉 저항을 상당히 감소할 수 있다는 것을 발견했다. 그러나 투과 전자 현미경 검사는 증착 영역 근처와 탄소 나노튜브 위에 심각한 백금 오염을 남긴다. 이런 오염들은 전기적 측정에서 불안정한 쿨롱 진동 반응을 가질 것으로 추정된다. 이 연구결과는 나노전자장치 위에 집속 이온 빔 기술의 차세대 적용에 대한 중요한 문제를 해결할 수 있다. 이번 연구진은 매달려 있는 전극을 위한 제조 프로세스와 조절 기술을 개발했다. 이번 연구진은 1 차원 및 2 차원 재료의 전기적 전달에 관심을 가지고 있다. 또한 나노전자장치의 전달 특성을 조사하고 있다. 이 연구결과는 저널 Nanotechnology에 “Effect of focused ion beam deposition induced contamination on the transport properties of nano devices”라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1088/0957-4484/26/5/055705). 그림. (왼쪽) 탄소 나노튜브 장치, (오른쪽) 불안정한 쿨롱 진동 반응. figure1.jpg http://nanotechweb.org/cws/article/lab/59860