일반기술

상온에서 동작하는 듀얼 게이트 단전자 논리 소자 및 그 제조방법

*원리 및 구성단전자 소자의 양자점에 양자점의 전위를 조절할 수 있는 게이트를 붙여 듀얼 게이트 단전자 소자를 제작하는 기술로서, ①반도체 층과 기본 기판 사이에 절연층을 가지는 기판 상에 반도체 층을 형성하고, ②반도체 층을 식각하여 나노선이 형성될 채널 영역을 정의한 후, ③채널 영역에 무기물인 음성 감광막과 양성 감광막을 이용하여 나노선을 정의하며, ④나노선의 실리콘 측면에 열산화 공정을 통하여 산화막 층을 형성하면서 동시에 양자점을 형성하고, ⑤나노선 위에 남아 있는 음성 감광막의 너비와 높이 차이를 이용하여 이후 감광막을 회전 코팅시 음성 감광막 위쪽 영역에 감광막의 두께는 상대적으로 얇게 하며, ⑥감광막의 두께 차이를 이용하여 음성 감광막 위쪽 영역에서 먼저 식각이 이루어지게 하여 게이트를 분리하는 과정으로 이루어진다. *기술적 배경단전자 소자는 채널에 양자점이 존재하여 전자가 양자점으로 터널링(tunneling)하여 들어가면 쿨롱진동의 특성을 보이는 소자로 전자 한 개만을 조절하기 때문 적은 전력소모의 장점을 가진 소자이지만, 하나의 게이트만을 가지고는 쿨롱진동의 위상을 조절할 수가 없다. 따라서 양자점의 전위를 조절할 수 있는 다른 하나의 게이트가 요구되며, 기존에는 양자점과 같은 평면에 측면 게이트를 설치하여 조절하거나 양자점 바로 위에 게이트를 설치하여 조절하는 방법이 대표적인 방법이었다. 그러나 각각 전력소모가 크다는 단점과, 양자점의 게이트를 정렬시키기가 어렵다는 단점을 가지고 있다*중요성 및 독창성양자점의 측면에 게이트 산화막의 두께, 즉 수 nm 거리에 측면 게이트를 위치시켜 전기적 결합을 높여 작은 전압으로도 양자점의 전위를 조절 가능하게 함으로써 전력소비를 줄이고, 또한 감광막 두께 차이를 이용하여 선택적 식각이 이루어지게 함으로써 양자점 바로 위에 게이트를 정렬시킬 경우 생기는 공정상의 어려움을 극복할 수 있다는 점에서 그 중요성과 독창성이 있다고 할 수 있다.*적용제품 및 경쟁제품본 기술은 단전자 소자 개발분야에 적용될 수 있으며, 이러한 단전자 소자는 저전력·고집적 테라비트급 반도체 논리회로의 핵심기술로 활용될 수 있는데, 향후 단전자 소자 논리회로의 상용화시에는 휴대폰·노트북을 비롯한 모바일 기기는 물론, 인공지능칩, 나노·바이오칩, 양자컴퓨터까지도 적용이 가능하다.*특징 및 장점첫째, 듀얼게이트 단전자 소자는 작은 전압으로도 쿨롱 진동의 위상을 조절할 수 있어 전력소비를 줄일 수 있으며, 기존의 CMOS 공정을 이용하므로 새로운 공정개발에 필요한 시간과 비용을 절약할 수 있다. 둘째, 한 개의 소자만으로도 논리 소자의 구현이 가능하므로 높은 집적도를 얻을 수 있다.