삼성電-스탠포드 공동개발 CNT 신공정 기술은?

(상보)특정물질을 기판에 코팅해 공정 단순화..상용화 전기 마련

삼성전자 종합기술원과 미국 스탠포드대학이 미래 신소재로 불리는 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 트랜지스터 제조 기술의 혁신을 일군 내용이 저명한 학술지에 실려 그 기술 내용에 관심이 쏠리고 있다.

삼성전자는 9일 자사와 스탠포드대학교의 탄소나노튜브(CNT) 관련 공동 연구 결과가 세계적 권위의 '사이언스'(Science)지 7월호에 게재됐다고 밝혔다.

삼성전자 종합기술원과 스탠포드대 제난 바오(Zhenan Bao) 교수팀은 지난 3년 동안 공동 연구한 끝에 '탄소나노튜브 트랜지스터 제조 공정을 획기적으로 개선할 수 있는 방법'을 발표한 것.

이번 연구 결과의 특징은 탄소나노튜브 트랜지스터 제조시 기존 3단계(분리, 위치제어, 배열)의 공정을 1단계로 줄임으로써 공정단가를 획기적으로 낮추는 것이라고 회사 측은 설명했다.

업계는 이번 연구결과가 꿈의 신소재로 불리는 탄소나노튜브 실용화를 앞당길 것으로 기대하고 있다.

삼성전자 종합기술원은 스탠포드 대학과 협력을 강화해 탄소나노튜브를 활용한 플렉서블 디스플레이, 저가 LCD용 구동 소자, 센서소자, 태양전지용 투명전극 등으로 확대 적용할 계획이다.

양측이 3년간 공동 연구한 탄소나노튜브 트랜지스터 제조공정 기술은 다루기 어려운 탄소나노튜브의 제조공정을 단순화해 상용화를 쉽게 한 것이 특징이다.


탄소나노튜브는 탄소와 탄소가 연결돼 육각형 벌집 형태의 원통형 구조를 가진 물질로 단일벽, 이중벽, 또는 다중벽 형태등 다양한 형태를 띠고 있다. 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어난 신소재이나 이를 다루는 게 쉽지 않았다.

탄소나노튜브는 여러가지 좋은 물성 특징이 있으나 과거에는 고순도로 금속과 반도체를 분리ㆍ정제 하는 것과, 분리된 탄소나노튜브를 이용하여 트랜지스터나 등 소자 제조 방법이 어려워 응용상 제한이 많았다.



삼성전자 관계자는 "이번 연구에서는 탄소나노튜브의 소자 제조를 새롭게 구현하는 방법으로 금속성과 반도체성이 혼재된 탄소나노튜브 용액을 특정 물질이 코팅된 실리콘 기판에 넣으면 반도체성 탄소나노튜브가 이 특정 물질에 선택적으로 흡착돼 트랜지스터를 제조하는 방법을 규명한 것이다"고 말했다.

즉, 금속성과 반도체성을 모두 지니는 탄소나노튜브 용액을 반도체성 탄소나노튜브만 흡착하는 특정 화학 물질이 형성된 기판에 용액 코팅해 트랜지스터 소자를 제작하는 방법이다.

일반적으로 탄소나노튜브 제조 공정은 분리(금속과 반도체 특성의 탄소나노튜브 분리), 위치제어 (소스 전극과 드레인 전극 사이에 탄소나노튜브를 포지셔닝), 배열 (전극과 전극 사이에 스핀 코팅시 탄소나노튜브가 정렬되게 함)등의 3단계 공정을 거치나 이번에 개발된 기술은 이 3단계 공정을 한 번의 과정으로 제조할 수 있다는 점이 특징이다.