일반기술

어레이 구조의 분자 전자 소자 및 그 제조 방법

본 발명은 분자자기조립(Molecular Self-Assembled)법이나 랭무어-블로짓 (Langmuir-Blodgett)법 등으로 형성한 단분자 박막(monolayer)을 전자 활성층(electroactive layer)으로 이용하는 분자 전자 소자(molecular electronics devices)에 관한 것으로, 금속-분자-금속이 수직 구조를 이루며 어레이(array) 형태로 구현이 가능한 분자 전자 소자 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 기존의 방법으로 제작하기 어려운 어레이 형태의 소자를 용이하게 제조할 수 있도록 하며, 랭무어-블로짓(LB) 박막과 자기조립 박막 모두에 적용이 가능하다. 상, 하부 전극 사이에 소정의 기능기를 갖는 단분자 박막이 삽입된 분자 전자 소자는 분자의 특성에 따라 분자 다이오드, 분자 스위치, 분자 트랜지스터 등으로 작동될 수 있으며, 고집적 메모리 소자 및 논리 소자에도 적용이 가능하다. 또한, 얇은 박막과 유기물의 특징을 이용하면 유연한 전자 회로 소자(flexible electronic device)에도 적용이 가능하다.[발명이 이루고자 하는 기술적 과제] 본 발명은 절연막에 나노 비아홀을 어레이 형태로 형성하고, 각 나노 비아홀에 분자층을 삽입하므로써 어레이 소자의 구현이 용이하며 구조적으로 안정된 어레이 구조의 분자 전자 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분자 전자 소자는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 다수의 하부 전극과, 상기 하부 전극이 노출되도록 다수의 비아홀이 형성된 절연층과, 상기 각 비아홀 내에 삽입된 분자 박막과, 상기 분자 박막을 포함하는 상기 절연층 상에 형성된 다수의 상부 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분자 전자 소자의 제조 방법은 기판 상에 하부 전극을 형성한 후 상기 하부 전극을 패터닝하는 단계와, 상기 전체 상부면에 절연층을 형성한 후 상기 절연층을 패터닝하여 상기 하부 전극의 소정 부분이 노출되도록 다수의 비아홀을 형성하는 단계와, 상기 각 비아홀 내에 소정의 기능기를 갖는 분자를 삽입하여 분자 박막을 형성하는 단계와, 상기 분자 박막을 포함하는 전체 상부면에 상부 전극을 형성한 후 상기 상부 전극을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.상기 기판은 실리콘, 화합물 반도체, 유리 또는 플라스틱으로 이루어지며, 상기 절연층은 실리콘 산화막 또는 유기 절연막인 것을 특징으로 한다.상기 비아홀은 상부가 하부보다 넓은 사발 형태로 형성되며, 수 내지 수백 ㎚의 크기로 형성된 것을 특징으로 한다.[발명의 효과] 본 발명은 간단한 상, 하부 수직 구조를 가지고 고집적화에 유리한 분자 전자 소자 어레이의 제작 공정을 제공하며, 사용하는 분자의 특성에 따라 분자 다이오드, 분자 스위치 및 분자 트랜지스터 등으로 동작하여 고집적 메모리 및 논리 소자에 적용 가능한 분자 소자를 제공한다. 또한, 플라스틱 등으로 이루어진 기판을 사용하면 유연한 전자 회로 소자를 제작할 수 있으며, 이 경우 스마트 카드, 고주파 리더기(RF reader), 전자 주민증, 지능형 ID 칩 등에 적용이 가능하다