초록 ▼

본 연구진은 이전까지 p형 반도체 특성을 갖는 카본나노튜브와 n형 반도체 특성을 가지는 나노와이어 전자소자에 대하여 양성자 조사와 이온도핑 효과에 대한 전기적 특성을 분석하였다. 차기년도 연구 내용은 이러한 양성자 조사에 의한 전기적 특성 변화에 대한 메커니즘을 규명하고, 또한 상기의 나노소재로 구성된 나노와이어/카본나노튜브 hybrid channel을 이용하여 다양한 논리소자를 구현, 양성자 조사 및 이온 도정을 통해 발생할 수 있는 논리소자 회로의 전기적 특성 변화 및 성능 향상에 대한 연구를 진행 하고자 한다. 또한, spac

본 연구진은 이전까지 p형 반도체 특성을 갖는 카본나노튜브와 n형 반도체 특성을 가지는 나노와이어 전자소자에 대하여 양성자 조사와 이온도핑 효과에 대한 전기적 특성을 분석하였다. 차기년도 연구 내용은 이러한 양성자 조사에 의한 전기적 특성 변화에 대한 메커니즘을 규명하고, 또한 상기의 나노소재로 구성된 나노와이어/카본나노튜브 hybrid channel을 이용하여 다양한 논리소자를 구현, 양성자 조사 및 이온 도정을 통해 발생할 수 있는 논리소자 회로의 전기적 특성 변화 및 성능 향상에 대한 연구를 진행 하고자 한다. 또한, space radiation environment 조건과 유사한 양성자 빔 환경 하에서 집적회로와 고체전자소자가 electronic subsystem의 fail을 일으키거나, 성질이 변화될 수 있는데, 이러한 space radiation environment에서 안정하게 사용될 수 있는 나노전자소자 및 공정 개발이 기존 Si 반도체에서 수행된 연구에 비해 많이 부족하므로, 이에 대한 연구와 미래에 새로운 시장을 잠식하게 될 flexible elelctronics의 경향에 맞추어 Radiation-hardness flexible nanodevice의 개발에 대한 연구를 수행하고자 한다. Radiation-hardness flexible device는 우주공간에서 우주인이 장착할 수 있는 전자부품 장치의 design 제약을 극복할 수 있는 방안으로서, 우주공간에서도 안정한 wearable computer에 활용될 수 있음을 암시한다. 따라서, 다음과 같은 연구 수행을 통해 새로운 연구 분야 및 기술을 선도할 수 있고, 경제적 고부가가치 창출을 기대할 수 있을 것이다. 결론적으로, 본 과제수행에서 고에너지 양성자 빔을 이용하여 나노전자소자 및 논리회로의 성능향상에 관한 연구와 고에너지 양성자 분위기에서 안정한 나노전자소자 및 flexible application에 관한 연구를 최종 목표로 한다.

Abstract ▼

Carbon nanotubes (CNTs) and semiconducting nanowires have recently attracted a great deal of attention for their application in future nanoelectronics such as field effect transistors (FETs), logic circuits, memory devices, themical/biological sensors, detectors, and other systems. Especially, the s

Carbon nanotubes (CNTs) and semiconducting nanowires have recently attracted a great deal of attention for their application in future nanoelectronics such as field effect transistors (FETs), logic circuits, memory devices, themical/biological sensors, detectors, and other systems. Especially, the studies on the effects of irradiation by high energetic particles such as electron, ion, and proton have received much attention for potential modification of the structural and electronic properties. Such irradiation on the CNTs can Introduce structural defects, and the effects o( electron and heavy ion, gamma irradiation on CNTs in the electronic, chemical, and mechanical properties have been studied.(6-10) Effects of different kinds of irradiation on carbon nanotubes and nanowires are of interest from two main points of view. First, it provides a way to modify the physical (including electronic) and chemical properties by introducing structural modifications on the surface of them. Second, it allows to investigate the effect on one-dimensiosional (1D) nanostructure-based materials exposed by high energetic irradiation which is similar condition as space.
In our study, p-type single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and n-type ZnO nanowires with excellent and reliable electrical properties have been used for a complementary circuit design such as a complementary inverter, NOR and NAND logic gates, and a static random-access memory (SRAM) cell with operation and/or diodes. Our hybrid complementary devices can be configured in an efficient circuit architecture to decrease the power dissipation and to increase logic performance without additional compensation circuits. To this end, the precise modulation and matching of the current and operating voltage in transistors have been achieved electrostatically by adjusting the population of proton radiation-generated charges in the dielectric layer, providing an alternative to chemical doping Recently, we have demonstrated that SWNT FETs show a high tolerance against proton radiation, while the electrical characteristics of ZnO nanowire FETs are sensitively influenced by the surface trap states at the interface between the ZnO nanowires and dielectric layer. Here, we report a new layout of predictable and controllable complementary logic circuits based on hybrid nanodevices comprising p-channel SWNT and n-channel ZnO nanowire transistors, providing a hybrid approach to combine advantageous characteristic functions for the modulation of the current and operating voltage in transistors through proton radiation-generated charges, which allow a simple way to design favorable logic circuits. Accelerated proton beams were generated using a MC-50 cyclotron (at the Korea Institute of Radiological and Medical Sciences, Seoul). The beam diameter was ~6 cm, its uniformity was ~90%, and the average beam current was 10 nA. In our study, the proton beam energy was 10 MeV and the total fluence of proton beam was $1\times10^{11}$ or $1\times10^{12}cm^{-2}$, corresponding to a proton beam Irradiation time of 600 to 6000 s, respectively.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ...13
• 1. 기술적 측면에서의 연구개발 필요성 ...13
• 2. 경제.산업적 측면에서의 연구개발 필요성 ...16
• 3. 사회.문화적 측면에서의 연구개발 필요성 ...17
• 4. 국내외 환경변화에 따른 연구개발 필요성 ...18
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...20
• 제 3 장 연구내용 및 결과 ...26
• 1. 연구수행 방법 ...26
• 2. 연구내용 및 결과 ...27
• 가. 연구내용 ...27
• 나. 연구결과 ...28
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...32
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...34
• 1. 추가연구의 필요성 ...34
• 2. 타연구에의 응용 ...35
• 제 6 장 참고문헌 ...36