KIC News, Volume 14, No. 5, 2011 39
유연하고 효율성이 높은 필드 발광 그래핀 소자
이차원 구조의 그래핀은 높은 벤딩 변형조건아래에서 강한 전기적, 기계적 안정성을 유지한다. 또한 그 래핀과 수직으로 정렬된 금속성 나노와이어의 조합은 여러 가지 유연한 전자소자를 만드는 것을 가능케 한 다. 그러나 기존의 방법은 고온 공정을 중심으로 하고 있으며 아직까지 그래핀에 수직으로 배열되는 금속 성 나노 와이어의 성장에 대한 연구결과는 발표된 적이 없었다.
서울대학교와 삼성종합기술원의 공동 연구팀은 간단하지만 효율성이 높은 새로운 공정기술을 개발하였 다. 연구팀은 온도가 낮은 조건 아래에서 금속성 나노와이어-그래핀(MN-G)하이브리드 나노 구조체를 만 들었다. 이러한 구조체는 특별히 유연한 필드 발광 소자를 만드는 데 사용될 수 있다.
이번 실험에서, 그래핀 층은 양극의 산화알루미늄 템플릿에 형성되었고, 수직으로 배열된 금 나노와이어 는 그래핀 표면에 전기증착법으로 성장되었다. 이러한 공정을 통해서 MN-G 하이브리드 나노구조체가 만 들어졌다. 금속성 나노와이어는 길이와 지름이 조절될 수 있으며 다양한 금속이 사용될 수 있다. 또한 이번 기술의 큰 특징은 고온공정 또는 특별한 리소그래피 공정이 필요하지 않아 부드러운 물질을 포함한 다양한 기판에 적용될 수 있다는 것이다.
MN-G 하이브리드 나노구조체와 폴리디메틸실록산(PDMS) 기판 위의 다른 그래핀 층은 각각 음극과 양 극으로 작용한다. 여기에서 쉽게 휘어지는 요소들은 매우 유연한 발광 소자를 만드는 것을 가능케 하며 이 러한 것은 또한 높은 벤딩 변형조건에서도 소자가 작동하는 것을 가능케 한다.
그림에서 보여지듯이, 유연한 발광소자는 높은 방출전류(emission current) 밀도와 안정적인 필드 방출 전류를 보여준다. 이러한 특성은 25 mm의 곡률반경으로 구부러진 조건에서도 유지된다. 이러한 연구결과 는 이 소자가 안정된 나노와이어-그래핀 접합이 벤딩 조건 아래에서도 형성되고 그래핀과 나노와이어 사 이의 접촉 저항은 매우 낮다는 것을 보여준다. 그래핀 샘플이 표면에서 어떠한 절연성의 산화물 층을 가지 고 있지 않기 때문에, 우리는 금속성 나노와이어의 뛰어난 전기적 접촉을 기대할 수 있다. 유연한 MN-G 하이브리드 나노구조체를 만드는 이번 새로운 전략은 생화학 센서, 필드 발광소자, 압력 센서, 배터리 전극 과 같은 수많은 응용에 적합하다.
Figure. 유연한 필드 발광 소자는 높은 방출 전류 밀도와 안정적인 필드 방출 전류를 보이고 있다. 이러한 특성은 25 mm의 곡률변경에서도 유지된다.
KIC News, Volume 14, No. 5, 2011
신기술소개
http://www.ksiec.or.kr
40 공업화학 전망, 제14권 제5호, 2011
Figure. 접착제가 매개체가 되어 100개의 분리된 칩이
서로 연결되고 열은 실리콘 패키지로부터 현재의 PC칩 보다 1,000배 이상 빠른 마이크로프로세서를 만들 수 있을 것이다.
이번 연구결과는 Nanotechnology에 “Metallic nanowire-graphene hybrid nanostructures for highly flexible field emission devices”라는 제목으로 게재됐다.
출처 : http://nanotechweb.org/cws/article/lab/47076 작성 : 김 상 범(경기대학교)
3D 반도체를 위한 새로운 접착 기술
3M과 IBM은 공동으로 최근에 실리콘 칩을 탑처럼 쌓아올릴 수 있는 새로운 반도체 패키지 접착제를 개 발했다고 발표했다. 연구팀의 목표는 새로운 차원의 재료를 개발하여 최초로 100개까지의 반도체 칩을 층 으로 쌓아올려 상업적으로 이용 가능한 마이크로프로세서를 개발하는 것이다.
이와 같이 반도체 칩을 다층으로 쌓아올리는 기술은 정보기술과 전자소자 응용의 결합을 획기적으로 끌 어올릴 수 있을 것이다. 프로세서는 메모리와 네트워킹으로 매우 긴밀하게 패킹이 되고 이러한 것은 기존 의 스마트폰, 테블릿, 컴퓨터, 게임기 등의 처리속도를 1.000배 이상 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀의 이번 성과는 3D 패키징이라고 알려진 수직 으로 칩을 쌓아 올리는 현재의 기술에 립프로그(leap- frog)와 같은 역할을 할 것이다. 3D칩을 형성하는 데 에는 많은 넘어야 할 기술적인 과제들이 있다. 예를 들어 접착제의 새로운 형태는 칩의 빽빽이 쌓아올린 층 사이의 열을 효과적으로 배출할 수 있도록 열전도 성을 높여야 하며, 이러한 것은 특별히 열에 매우 민 감한 로직회로에서는 매우 중요한 부분을 차지한다.
“3D 트랜지스터를 포함한 현재의 칩들은 실제로는 여전히 매우 평평한 구조의 2D구조”라고 IBM의 연구 소의 부소장인 Bernard Meyerson은 말했다. “우리 과학자들은 실리콘 ‘스카이스크래퍼’라는 새로운 형 태의 최첨단 패키징 기술을 통해서 많은 칩들을 집적 할 수 있는 재료를 개발하는 데 있다. 우리는 이를 통 해 테블릿, 스마트폰 등을 만드는 제조자들이 필요한 더 적은 에너지를 소비하면서 더 빠른 처리속도를 가 진 새로운 반도체를 만들고, 최첨단의 패키징 기술을 만들 수 있을 것으로 기대한다.”고 말했다.
출처 : http://www.nanowerk.com/news/newsid=22673.php 작성 : 김 상 범(경기대학교)
