초록 ▼

□ 연구개요
분자나노소자 창의연구단의 연구과제는 실리콘 기반의 반도체 기술로는 불가능하다고 여겨져 왔던 단일분자(단분자)를 이용하여 전자소자(스위치, 트랜지스터, 메모리, 로직회로 등)를 개발하는 것을 연구목표로 한다. 단분자 전자소자에서 일어나는 새로운 물리적 현상을 관측하고, 그 매커니즘을 이해하고, 이를 신뢰성있게 평가할 수 있는 기술을 확보한다. 그리고, 단분자 기반 전자소자들이 재현성있게 구성되는지 검증하여, 분자스케일의 고집적 전자소자를 구현하며, 분자전자학 학문 분야를 정립하고 단분자 기반 전자소자의 상업화 원천기

□ 연구개요
분자나노소자 창의연구단의 연구과제는 실리콘 기반의 반도체 기술로는 불가능하다고 여겨져 왔던 단일분자(단분자)를 이용하여 전자소자(스위치, 트랜지스터, 메모리, 로직회로 등)를 개발하는 것을 연구목표로 한다. 단분자 전자소자에서 일어나는 새로운 물리적 현상을 관측하고, 그 매커니즘을 이해하고, 이를 신뢰성있게 평가할 수 있는 기술을 확보한다. 그리고, 단분자 기반 전자소자들이 재현성있게 구성되는지 검증하여, 분자스케일의 고집적 전자소자를 구현하며, 분자전자학 학문 분야를 정립하고 단분자 기반 전자소자의 상업화 원천기술을 확립한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 분자소재 개발 및 제어기술 : 자기조립단분자박막 및 단분자 기반의 기능성 전자소자 소재를 개발하였고, 전자소자 성능의 신뢰성을 확보할 수 있는 재료를 개발하였으며, 분자전자 소자의 자기조립 및 위치제어 기술을 개발하였다.
■ 분자전자소자 측정기술 : 기본적인 전기적 측정 분석(온도변화에 따른 측정 등) 그리고 전자와 분자와의 상호작용을 측정하는 비탄성투과전자분광(inelastic electron tunneling spectroscopy, IETS) 기술과 분자의 에너지 준위 측정(transition voltage spectroscopy, TVS) 기술 등을 통하여, 분자전자소자의 구동 메커니즘을 이해하였다.
■ 단분자 기반 전자소자 제작 및 측정기술 : 단분자 기반 트랜지스터 소자를 이용하여 저항-트랜지스터(RTL)형의 전자회로, 트랜지스터-트랜지스터(TTL)형의 전자회로를 제작 측정하며, 이러한 전자소자들이 분자스케일이 되었을 때 생기는 현상에 대해서 탐구하였다.
■ 단분자 기반 고성능 전자회로 소자 기술 : p형과 n형의 단분자 트랜지스터 소자를 제작하여 이를 바탕으로 CMOS기반의 로직회로 소자를 제작 개발하였다. 또한 degenerate 반도체 전극 나노갭 구조를 이용하여 resonant tunneling diode(RTD)와 같은 고성능의 단분자 기반 전자소자를 개발하였다.
■ 분자 기반 고수율 안정성 집적회로 소자 기술 개발 : 수직형 분자 트랜지스터 제작 기술을 확보하고 작동 특성을 연구하였고, 나노갭 구조를 활용한 분자전자소자 제작 기술을 통해 기능성 분자전자회로를 구현하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 과제의 분자전자소자 기술은 나노반도체기술 기반으로 가장 최소단위인 분자스케일의 테라급 고집적을 가능하게 하여 차세대 전자정보소자 문제의 돌파구를 제시할 수 있다는 과학 기술적 측면이 있다. 본 과제의 연구 성과는 초소형화, 초고집적화, 저소비전력의 정보저장 및 처리용 나노칩의 원천 기술 확보를 가능하게 함과 동시에 차세대 반도체 기술을 대신할 전자소자로서 전자부품뿐만 아니라 진일보한 미래 컴퓨팅 시스템 구현에 기여할 것이며, 또한 유기물 기반의 웨어러블 전자소자의 실용화의 원천기술로 큰 기여를 할 것이다.
미래에는 분자 논리 및 메모리 소자가 상용화되어, 테라급 집적도를 갖는 고밀도 소자 제작이 가능하므로 저전력, 초경량화가 필요한 차세대 PC의 웨어러블(wearable) 컴퓨터 및 센서 등 핵심 부품으로 사용될 수 있을 것이다. 차세대 PC의 경우는 향후 10~20년 내에 웨어러블 컴퓨터 등의 보급이 가능할 것이며, 분자소자 기술이 웨어러블 전자소자의 실용화의 원천 기술로 큰 기여를 할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 9
• 2-1. 단계별 목표 수행 과정 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 35
• 3) 목표 달성 수준 ... 35
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 38
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 38
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 39
• (1) 하이브리드 다기능성 분자전자소자 ... 39
• (2) 뉴로모픽 분자전자 소자 ... 39
• (3) 분자 특성을 활용한 유무기 전자소자 연구 ... 39
• 6. 참고문헌 ... 40
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 41
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 113
• 끝페이지 ... 129