원자 한층으로 구성된 회로

 오늘날 나노 스케일 연구가 진전되고 그래핀 같은 새로운 소재들이 개발됨에 따라 이전에는 가능하지 않았던 미세 구조 회로가 시도 되고 있습니다. 라이스 대학 (Rice University) 의 연구자들은 그래핀 (Graphene) 과  hBN (hexagonal boron nitride) 를 사용해서 불과 원자 한층으로 이루어진 회로를 그리는 기술을 개발했습니다. 이들이 우선 만든 것은 hBN 으로 그려진 원자 한층 두께의 올빼미 그림입니다.  

(그래핀과 hBN 으로 그려진 원자 두께의 올빼미 그림. 흰색 막대기가 100 마이크로미터. 그림 주위에 밝은 부분이 hBN.  An atom-thick Rice Owl (scale bar equals 100 micrometers) was created to show the ability to make fine patterns in hybrid graphene/hexagonal boron nitride (hBN). In this image, the owl is hBN and the lighter material around it is graphene. The ability to pattern a conductor (graphene) and insulator (hBN) into a single layer may advance the ability to shrink electronic devices. (Credit: Zheng Liu/Rice University) ) 

 그래핀은 원자 하나만큼이나 얇은 층에서도 전기를 잘 통하게 만드는 물질로써 미래 나노 회로의 바탕 물질로 주목을 받고 있습니다. 하지만 나노 스케일의 미세 회로를 만드는데 있어 전도체 (conductor) 만 가지고 회로를 만들 수는 없습니다. 뭔가 절연체 (Insulator) 에 해당하는 원자 두께 만큼 얇은 물질이 있어야 합니다. 라이스 대학의 연구팀은  hBN (hexagonal boron nitride) 이 그런 역할을 할 수 있다고 생각하고 있습니다. 

 젱 리우 (Zheng Liu) 와 그의 동료들은 이 두가지 물질을 아주 얇은 두께로 가공하기 위해서 CVD (Chemical vapor deposition) 이라는 방법과 에칭 (etching) 기법을 사용했습니다. 우선 hBN 의 얇은 막 위에 광저항성 마스크 (photoresistant mask) 를 놓은 후 여기에 빔을 발사해서 마스크로 가려지지 않은 분을 깍아낸 후 마스크를 벗기고 그 위에 CVD 방식으로 그래핀을 덮어씌운 것입니다. 이 때 그래핀은 hBN 이 없는 부분에 원자 한층 두께로 형성됩니다.  

 라이스 대학의 연구자들은 미래에 이런 방식으로 원자 한층 두께에 가까운 회로를 개발할 수 있을 지 모른다고 생각하고 있습니다. 인텔 역시 10 nm 이하 공정에서 그래핀을 고려한다고 언급한 적이 있는 만큼 미래에 응용 가능성이라는 측면에서 주목되는 신기술이라고 하겠습니다. 이 연구는 Nature Nanotechnology 에 실렸습니다. 

 참고  

  http://www.sciencedaily.com/releases/2013/01/130127134208.htm

   

Journal Reference:

1. Zheng Liu, Lulu Ma, Gang Shi, Wu Zhou, Yongji Gong, Sidong Lei, Xuebei Yang, Jiangnan Zhang, Jingjiang Yu, Ken P. Hackenberg, Aydin Babakhani, Juan-Carlos Idrobo, Robert Vajtai, Jun Lou, Pulickel M. Ajayan. In-plane heterostructures of graphene and hexagonal boron nitride with controlled domain sizes. Nature Nanotechnology, 2013; DOI: 10.1038/nnano.2012.256