일반기술

단일전자 스핀제어 나노소자

*원리 및 구성 본 기술의 단일전자 스핀제어 나노소자의 물질로서는, SOI기판 위에 형성되며, 소자의 구조는 실리콘 기판 위 실리콘 이중산화막층 위의 위층 실리콘층에 소오스 및 드레인이 수십 나노 넓이의 전도채널로 연결되어 있으며 또한, 동일 평면상에 전도채널과 수직방향으로 측면게이트에 인가된 음의 전기적 척력으로 전도채널에 양자점이 형성되어지며, 이후 게이트 산화막이 적층되어있으며, 2개 양자점의 전기적 전위차를 독립적으로 조절하는 상층게이트가 양자점과 수십 나노미터 이하 간격으로 위치하고, 이후 층간 절연막이 적층되며, 마지막으로 전도채널에 이차원 전자개스층을 유발하는 제어게이트가 형성된 단일전자 스핀제어 나노소자이다.*기술적 배경 강자성체 및 최근 시도되고 있는 magnetic semiconductor의 적용에 의한 저온 내지는 상온 저항비는 현재 고밀도 하드디스크 드라이브나 MRAM등의 성공적인 상업화내지는 최종개발단계에까지 이르고 있으나, 이러한 적용은 본질적으로 CMOS 공정에 부가적이거나 추가적인 공정 및 장비의 개발이라는 어려운 점이 있다.*중요성 및 독창성 강자성체등 기존의 CMOS공정에 새로운 강자성체 물질의 적용을 통한 스핀전도도 천이현상에 의존하지 않고, 실리콘 전도영역이 단전자 소자의 영역만큼 국소화(양자점, Quantum Dot)될 때 나타나는 전자의 양자화 현상과 개개 전자의 스핀분극의 제어를 통해 종래와 구조적, 개념적인 면에서 획기적으로 다른 새로운 단일전자 스핀을 제어 할 수있다는 점에서 중요성과 독창성이 있다.*적용제품 및 경쟁제품 본 기술의 단일전자 스핀제어 나노소자는 고속 정보처리가 요구되는 MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory) 등에 적용될 수 있으며, 이러한 메모리는 컴퓨터를 비롯한 각종 전자기기에 적용될 수 있을 것이다. *특징 및 장점 첫째, 전자 하나 하나의 스핀을 의도된 바 제어할 수 있으며 따라서 드레인 으로 나가는 전자의 스핀을 의도된바 필터링 할 수 있는 동작 특성을 보인다. 둘째, 강자성 물질의 도입 및 별도공정이 요구되지 않아 기존의 CMOS공정을 그대로 활용할 수 있다는 장점이 크게 부각된다고 할 수 있다. 셋째, 본 단일전자 스핀제어 나노소자는 기본 소자의 단위가 전자 한개 이므로 향후 차세대 초고집적 저전력 소자로 각광받을 것으로 예상되는 단전자트랜지스터의 장점을 그대로 활용할 뿐만 아니라 본 소자의 기능만으로도 현재의 2진번 연산에 전자의 스핀 블락케이트를 활용, 3진법 연산이 가능하게 된다. 넷째, 본소자의 구조를 필요한 요구에 따라 여러 가지로 구조를 변경 및 활용할 수 있다