이전 보고에서 우리는 오직 포토리소그래피(photolithography) 공정만을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 (single-walled carbon nanotube; SWCNT)를 산화막 (silicon-dioxide; $SiO_2$)이 형성된 실리콘 (silicon; Si) 기판위에 선택적으로 흡착시키는 공정 방법에 대해 조사했었다. 본 논문에서, 우리는 위에서 설명한 기법을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 전계효과 트랜지스터 (field emission transistor; FET)를 제작하였다. 또한, 제작된 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 게이트 전압에 따른 전류 전압특성이 조사되었다. 이 전계효과 트랜지스터는 센서로서 작동될 수 있다. 포토리소그래피 공정에 의해 열산화막이 형성된 실리콘 기판 표면위에 단일벽 탄소 나노튜브가 흡착될 부분(채널부분)의 포토레지스트가 노출되도록 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이 포토레지스트 패턴이 형성된 기판은 단일벽 탄소 나노튜브가 분산된 다이클로로벤젠 (dichlorobenzene; DCB) 용액 속에 담가진다. 남아 있는 포토레지스트 패턴이 아세톤에 의해 제거 되면, 결과적으로 채널부분 (소오스와 드레인 전극사이) 에 선택적으로 단일벽 탄소 나노튜브 채널이 형성된다. 이 간단한 가기 조립 기술이 이용됨으로써 우리는 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 4개의 전계효과 트랜지스터 어레이를 성공적으로 제작하였다.
이전 보고에서 우리는 오직 포토리소그래피(photolithography) 공정만을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 (single-walled carbon nanotube; SWCNT)를 산화막 (silicon-dioxide; $SiO_2$)이 형성된 실리콘 (silicon; Si) 기판위에 선택적으로 흡착시키는 공정 방법에 대해 조사했었다. 본 논문에서, 우리는 위에서 설명한 기법을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 전계효과 트랜지스터 (field emission transistor; FET)를 제작하였다. 또한, 제작된 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 게이트 전압에 따른 전류 전압특성이 조사되었다. 이 전계효과 트랜지스터는 센서로서 작동될 수 있다. 포토리소그래피 공정에 의해 열산화막이 형성된 실리콘 기판 표면위에 단일벽 탄소 나노튜브가 흡착될 부분(채널부분)의 포토레지스트가 노출되도록 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이 포토레지스트 패턴이 형성된 기판은 단일벽 탄소 나노튜브가 분산된 다이클로로벤젠 (dichlorobenzene; DCB) 용액 속에 담가진다. 남아 있는 포토레지스트 패턴이 아세톤에 의해 제거 되면, 결과적으로 채널부분 (소오스와 드레인 전극사이) 에 선택적으로 단일벽 탄소 나노튜브 채널이 형성된다. 이 간단한 가기 조립 기술이 이용됨으로써 우리는 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 4개의 전계효과 트랜지스터 어레이를 성공적으로 제작하였다.
In previous reports, we investigated a selective assembly method of fabricating single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) on a silicon-dioxide ($SiO_2$) surface by using only a photolithographic process. In this paper, we have fabricated field effect transistors (FETs) with SWCNT channels b...
In previous reports, we investigated a selective assembly method of fabricating single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) on a silicon-dioxide ($SiO_2$) surface by using only a photolithographic process. In this paper, we have fabricated field effect transistors (FETs) with SWCNT channels by using the technique mentioned above. Also, we have electrically measured gating effects of these FETs under different source-drain voltages ($V_{SD}$). These FETs have been fabricated for sensor applications. Photoresist (PR) patterns have been made on a $SiO_2$-grown silicon (Si) substrate by using a photolithographic process. This PR-patterned substrate have been dipped into a SWCNT solution dispersed in dichlorobenzene (DCB). These PR patterns have been removed by using aceton. As a result, a selectively-assembled SWCNT channels in FET arrays have been obtained between source and drain electrodes. Finally, we have successfully fabricated 4 FET arrays based on SWCNT-channels by using our simple self-assembly technique.
In previous reports, we investigated a selective assembly method of fabricating single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) on a silicon-dioxide ($SiO_2$) surface by using only a photolithographic process. In this paper, we have fabricated field effect transistors (FETs) with SWCNT channels by using the technique mentioned above. Also, we have electrically measured gating effects of these FETs under different source-drain voltages ($V_{SD}$). These FETs have been fabricated for sensor applications. Photoresist (PR) patterns have been made on a $SiO_2$-grown silicon (Si) substrate by using a photolithographic process. This PR-patterned substrate have been dipped into a SWCNT solution dispersed in dichlorobenzene (DCB). These PR patterns have been removed by using aceton. As a result, a selectively-assembled SWCNT channels in FET arrays have been obtained between source and drain electrodes. Finally, we have successfully fabricated 4 FET arrays based on SWCNT-channels by using our simple self-assembly technique.
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문제 정의
본 논문에서는 단일벽 탄소 나노튜브를 채널로 가진 전계효과 트랜지스터 센서 제작 방법에 대해 상세하게 기술되었다. 우리는 이 방법을 이용하여 OTS를 사용하지 않고 단일벽 탄소 나노튜브를 기판 표면에 선택적으로 흡착시켰다.
본 논문은 포토리소그래피와 단일벽 탄소 나노튜브 용액공정으로 단일벽 탄소 나노튜브를 실리콘 기판위에 선택적으로 배열할 수 있는 간단한 단일벽 탄소 나노튜브 흡착 기술과 이를 이용한 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 제작기술에 대해 보고한다. 논문에서 사용된 단일벽 탄소 나노튜브 흡착 기술은 포토리소그래피와 단일벽 탄소 나노튜브 용액공정 만으로 단일벽 탄소 나노튜브가 열산화막 표면의 원하는 영역에 선택적으로 흡착될 수 있으므로 공정단계가 크게 단순화되었기 때문에 저비용과 저온공정이 가능하다.
제안 방법
본 논문은 포토리소그래피와 단일벽 탄소 나노튜브 용액공정으로 단일벽 탄소 나노튜브를 실리콘 기판위에 선택적으로 배열할 수 있는 간단한 단일벽 탄소 나노튜브 흡착 기술과 이를 이용한 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 제작기술에 대해 보고한다. 논문에서 사용된 단일벽 탄소 나노튜브 흡착 기술은 포토리소그래피와 단일벽 탄소 나노튜브 용액공정 만으로 단일벽 탄소 나노튜브가 열산화막 표면의 원하는 영역에 선택적으로 흡착될 수 있으므로 공정단계가 크게 단순화되었기 때문에 저비용과 저온공정이 가능하다.
또한 이러한 단일벽 탄소 나노튜브를 시료표면의 임의 위치에 흡착시키는 기술을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브를 채널로 가진 전계효과 트랜지스터 소자가 제작되었다. 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스와 드레인 전극 사이에 단일벽 탄소 나노튜브 패턴이 선택적으로 흡착되었고, 단일벽 탄소 나노튜브 패턴을 채널로 가진 전계효과 트랜지스터 소자가 성공적으로 제작되었다.
전계효과 트랜지스터 센서의 단일벽 탄소 나노튜브 채널은 기존 반도체 공정의 포토리소그래피 (photolithography) 공정과 단일벽 탄소 나노튜브 조립공정을 이용하여 소오스 (source)와 드레인 (drain) 전극 사이에 만들어 졌다. 만들어진 단일벽 탄소 나노튜브기반 전계효과 트랜지스터 센서는 측정 시스템을 통해 센서의 전기적 특성이 조사되었다.
성능/효과
02 mg/ml)속에 약 1 분 동안 담가진다. 결과적으로 시료의 포토레지스트 표면과 포토레지스트가 노출된 열산화막 표면위에 모두 단일벽 탄소 나노튜브가 흡착된다. 아세톤을 이용하여 포토레지스트 패턴이 제거되면, 포토레지스트가 제거되는 과정에서 포토레지스트와 그 위에 흡착된 단일벽 탄소 나노튜브가 동시에 제거되어 열산화막 표면이 노출된다.
반대로 노출된 열산화막 표면위에 흡착된 단일벽 탄소 나노튜브는 그대로 남게 된다. 결과적으로 포토레지스트 도포 후 포토레지스트 패턴이 형성 되었을 때, 포토레지스트 패턴이 없었던 노출된 열산화막 패턴 위에 흡착되어 있던 단일벽 탄소나노튜브만이 남게 되어 선택적인 단일벽 탄소 나노튜브 패턴이 얻어질 수 있다. 마지막으로 이 선택적으로 단일벽 탄소 나노튜브 패턴이 형성된 기판 위에 소오스와 드레인 전극이 만들어지면 단일벽 탄소 나노튜브를 채널로 가진 전계효과 트랜지스터가 만들어 진다.
전계효과 트랜지스터 소자의 소오스와 드레인 전극 사이에 단일벽 탄소 나노튜브 패턴이 선택적으로 흡착되었고, 단일벽 탄소 나노튜브 패턴을 채널로 가진 전계효과 트랜지스터 소자가 성공적으로 제작되었다. 이 단일벽 탄소 나노튜브 기반의 전계효과 트랜지스터 소자는 전형적인 p 형 반도체의 전류-전압 특성을 나타내는 것이 확인되었다. 이전에 여러 기관에서 보고된 대로 단일벽 탄소 나노튜브 전계효과 트랜지스터 소자는 가스센서로 이용될 수 있으며 최근에는 바이오 센서로서 가능성들이 연구되고 있기 때문에 본 논문에서 개발된 기술이 이용되면 고감도 초소형의 나소센서가 개발될 수 있다.
또한 이러한 단일벽 탄소 나노튜브를 시료표면의 임의 위치에 흡착시키는 기술을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브를 채널로 가진 전계효과 트랜지스터 소자가 제작되었다. 전계효과 트랜지스터 소자의 소오스와 드레인 전극 사이에 단일벽 탄소 나노튜브 패턴이 선택적으로 흡착되었고, 단일벽 탄소 나노튜브 패턴을 채널로 가진 전계효과 트랜지스터 소자가 성공적으로 제작되었다. 이 단일벽 탄소 나노튜브 기반의 전계효과 트랜지스터 소자는 전형적인 p 형 반도체의 전류-전압 특성을 나타내는 것이 확인되었다.
후속연구
이 단일벽 탄소 나노튜브 기반의 전계효과 트랜지스터 소자는 전형적인 p 형 반도체의 전류-전압 특성을 나타내는 것이 확인되었다. 이전에 여러 기관에서 보고된 대로 단일벽 탄소 나노튜브 전계효과 트랜지스터 소자는 가스센서로 이용될 수 있으며 최근에는 바이오 센서로서 가능성들이 연구되고 있기 때문에 본 논문에서 개발된 기술이 이용되면 고감도 초소형의 나소센서가 개발될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탄소나노튜브의 전류밀도는 구리선의 몇 배인가?
탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)는 전류밀도(current density)가 구리선의 1000 배이고 운반자 이동도(carrier mobility)가 실리콘의 10 배이다[1～5]. 때문에 고감도/고속 전자 소자의 재료로 많이 이용되고 있다.
탄소나노튜브는 어디에 이용되는가?
탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)는 전류밀도(current density)가 구리선의 1000 배이고 운반자 이동도(carrier mobility)가 실리콘의 10 배이다[1～5]. 때문에 고감도/고속 전자 소자의 재료로 많이 이용되고 있다. 특히 1998년 탄소나노튜브의 반도체성 특성이 보고되었기 때문에 탄소나노튜브 기반의 전계효과 트랜지스터(field effect transistor; FET) 소자가 제작될 수 있는 기반이 마련되었고[6], 현재 전계효과 트랜지스터 소자로 많이 응용되고 있다.
탄소나노튜브 제품의 상용화가 어려운 이유는?
그러나 이러한 탄소나노튜브의 뛰어난 특징에도 불구하고 실제 전자장치로 적용에 있어서, 탄소나노튜브의 흡착(adsorption)과 배열 (alignment) 기술의 부재는 제품의 상용화를 어렵게 하고 있다[11]. 때문에 많은 연구그룹에서 탄소나노튜브를 원하는 영역에 효과적으로 흡착 시킬 수 있는 기술 개발을 위해 노력하고 있다.
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