탄소 나노튜브 박막으로 만들어진 기가 헤르츠 집적 회로

중국 북경 대학(Peking University)의 연구진은 장치 구조와 제조 공정을 최적화함으로써 세계 최초로 탄소 나노튜브 기반의 기가 헤르츠 집적 회로를 만드는데 성공했다. 이 연구결과는 획기적인 성과이고, 유연하면서 투명한 초고속 전자 기기를 만드는데 적용될 수 있을 것이다.

탄소 나노튜브는 원자 한 개의 두께를 가진 탄소 시트를 약 1 nm의 직경을 가진 튜브 형태로 만든 것이다. 이것은 트랜지스터를 제조하는데 사용될 수 있고, 실리콘 CMOS 기술을 대체할 것으로 기대를 모았다. 그러나 탄소 나노튜브 집적 회로의 동작 속도는 이론적인 성능에 미치지 못하고 기가 헤르츠 주파수 일 경우에는 실리콘 CMOS 회로의 동작 속도보다 몇 배 낮은 속도를 가진다는 문제점이 존재했다.

이번 연구진은 더 빠른 동작 속도를 가진 GHz 기반의 탄소 나노튜브 기반의 집적 회로를 만들었다. 이번에 개발된 장치는 0.38 mS/μm 트랜스컨덕턴스(transconductance)와 0.41 mA/μm의 온-스테이트 전류밀도(on-state current density)를 가지고, 680 MHz의 최대 발진 주파수를 가진다. 이것은 자기 조립된 탄소 나노튜브 기반의 가장 빠른 링 발진기보다 2.5배 더 높은 수치이다.

탄소 나노튜브는 유연하고 유리 기판 위에서 만들 수 있기 때문에 기존의 기술보다 훨씬 높은 성능을 가진 투명 전자 제품을 만들 수 있게 할 것이다.

탄소 나노튜브를 기반으로 하는 CMOS FET는 장치의 크기를 줄이고 매우 작은 게이트 길이를 가질 수 있게 한다. 다음 연구는 탄소 나노튜브 기반의 장치를 상용화할 수 있는 길을 찾는 것이 될 것이다. 이것이 성공한다면 실리콘 CMOS 기술보다 저렴하면서 빠른 저전력 탄소 나노튜브 칩을 만들 수 있게 될 것이다.

이 연구결과는 저널 Nature Electronics에 “Gigahertz integrated circuits based on carbon nanotube films” 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/s41928-017-0003-y).

 

관련연구자: Donglai Zhong

관련기관: Peking University

과학기술분류: 전기/전자

본문키워드(한글): 탄소 나노튜브, 기가 헤르츠, 집적 회로, 박막, 나노기술

본문키워드(영문): carbon nanotube, gigahertz, integrated circuit, film, nanotechnology

원문언어: 영어

국가: 중국

원문출판일: 2017-12-11

※ 출처: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/70697