3차원 나노 패턴 제작 신기술 개발

전자 소자 제작 공정 단순화

 

매우 얇고 복잡한 나노미터(㎚;10억분의 1ｍ) 수준의 구조물을 자유자재로 만들 수 있는 '3차원 나노 패터닝(nano patterning)' 신기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

교육과학기술부는 연세대 신소재공학과 홍종일 교수 연구팀이 이런 내용을 담은 논문을 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)' 최신호에 게재했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 논문에서 0.6㎚ 두께의 코발트산화물층과 1㎚ 두께의 금속 팔라듐층이 번갈아 가며 10겹씩 쌓여 있는 인공격자(人工格子)의 산화물층에 양성자를 조사(照射), 금속 코발트층으로 바꾸는 방법을 제시했다.

▲ 양성자를 조사해 특정 층만 선택적으로 3차원의 나노 패터닝한 모식도.

양성자(proton)를 300eV(전자볼트) 수준의 작은 에너지로 가속한 뒤 이 빔을 인공격자에 조사(照射)해 코발트산화물을 코발트로 환원하는 데 성공한 것이다.

이는 작은 에너지를 가진 양성자(수소 이온)을 충돌시키되 빔의 농도와 에너지를 제어함으로써 특정 층의 산소 원자만 선택적·비파괴적으로 제거할 수 있음을 의미한다.

이 신기술을 전자 소자 제작에 응용하면 공정 과정을 단순화할 수 있어 제조 단가를 낮추고 새로운 소자의 개발을 앞당길 수 있을 것으로 연구진은 기대했다.

홍종일 교수는 "금속과 산화물뿐만 아니라 질화물, 황화물 등 여러 화합물로 구성된 복잡한 구조에서도 원하는 부분만 선택해 3차원 나노 패터닝을 할 수 있다"고 설명했다.

이온 조사(照射)법을 이용한 나노 패터닝에 관한 기존 연구들은 헬륨, 질소, 아르곤, 크립톤, 갈륨 등 비교적 무거운 이온을 상당히 높은 수준의 에너지로 가속한 뒤 충돌시키는 방법을 택한 경우가 많았다.

그러나 이럴 경우 높은 에너지 탓에 제어하기 어려운 물리적·화학적 손상이나 결함이 생길 수 있다는 점이 문제점으로 지적됐다.

이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 미래유망융합기술 파이오니어 사업, 일반연구자 지원사업, 나노메카트로닉스 기술개발 사업의 지원을 받았다.

사이언스타임즈 저작권자 2012.09.05 ⓒ ScienceTimes