탄소나노튜브로 구성된 트랜지스터의 성능을 결정하는 요인

 

웨인 스테이트 대학(Wayne State University)과 오크리지 국립 연구소(Oak Ridge 

National Laboratory, ORNL)의 연구진은 단일벽 탄소나노튜브-FET 장치에서 의도

하지 않은 접촉 변이와 결함의 상대적인 역할을 연구하고 있다. 이 장치들은 2차 가

스상 반응에서 무정형 탄소 형성을 억제하기 위해서 분자빔 방법을 사용해서 사전

에 미리 제조된 금속 전극 위에서 성장되었다. 

 

단일벽 탄소나노튜브의 결함 정도는 가스 혼합물과 기판 온도의 성질과 조성을 변화

시킴으로서 조절된다. 이런 제조 방법은 오염으로 유도된 성장을 방해할 뿐 아니라 

탄소나노튜브 상호작용의 방해를 제거하기 위해서 매달려 있는 단일벽 탄소나노튜

브로 구성된 장치들을 만들 수 있다. 

 

전기 수송 측정은 명목상 이상적인 Au 접촉을 가진 성장된 상태의 단일벽 탄소나노

튜브 장치에서 발생하는 결함과 의도하지 않는 접촉 변이의 상호 작용을 초래하는 

장치 반응을 연구하는 데 사용되었다. 전기 수송 측정으로 성장된 상태의 나노튜브

에서 옴 접촉(ohmic contact)을 가진 전기장 효과 트랜지스터의 성능을 제한하는 결

함이 있다는 사실을 밝혔다. 쇼트키-배리어 전기장-효과 트랜지스터(Schottky-

barrier field-effect transistor)에서 장치 성능은 쇼트키 배리어에 의해서 결정되어지

고 나노튜브 결함은 거의 영향을 끼치지 않았다. 

 

실제 장치에서 접촉 장애를 변하게 하는 결함의 역할을 이해하기 위해서 연구진은 

결함이 있는 것으로 알려진 단일벽 탄소나노튜브-FET 장치의 전기 수송 측정을 수

행했다. 성장 동안 편입된 단일벽 탄소나노튜브 결함이 높은 투명성 접촉을 가진 장

치의 전체 FET 성질을 크게 결정하지만 결함의 존재는 중요한 쇼트키 배리어

(Schottky barrier)를 가진 단일벽 탄소나노튜브 장치에서 주목할 만한 영향을 가지

지 않는다. 

 

부가적으로 강력한 정류 효과가 일부 장치에서 관찰되었다. 이것은 나노미터 크기

의 접촉 조도에 영향을 끼칠 수 있다. 이 결과들은 단일벽 탄소나노튜브/금속 접촉

의 나노미터 크기 기능성으로 단일벽 탄소나노튜브-FETs의 장치 성질을 조율할 수 

있는 흥미로운 가능성을 암시한다. 

 

연구진은 탄소나노튜브, 그라핀 그리고 나노와이어를 포함한 나노미터 크기의 물질

로 된 장치 제조와 전기 수송에 초점을 맞추어서 연구를 진행하고 있다. 

 

이 연구결과는 Nanotechnology에 “The performance of in situ grown Schottky-

barrier single wall carbon nanotube field-effect transistors” 이라는 제목으로 게

재되었다(Zhixian Zhou et al 2009 Nanotechnology 20 085709 (5pp) doi: 

10.1088/0957-4484/20/8/085709). 

 

 

그림. 두 개의 미리 제조된 금 전극과 접촉해 있는 매달려 있는 단일벽 탄소나노튜

브.

 

http://nanotechweb.org/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-03-05