• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.36.1-36.1
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• 2011

1차원 양자 구속 효과로 인해 우수한 전하 전송 특성을 갖는 나노선을 차세대 전자소자에 응용하기 위한 일환으로, 실리콘 기판 상에 동일한 실리콘 나노선을 성장하고 이의 미세구조 특징을 분석하였다. 실리콘 나노선은 Au 시드층을 형성한 후 화학기상증착법을 이용한 VLS (vapor-liquid-solid) 공법으로 성장시켰으며, 시드층의 크기에 따른 나노선의 구조 특성을 이미지 프로세싱을 통해 통계분석하였다. 성장된 실리콘 나노선의 결정구조와 성분을 고해상도 투과전자현미경과 EDAX를 이용하여 분석하였으며, 성장 온도 조건에 따른 나노선의 morphology 특성도 실시하였다. 그 결과 Au 시드층의 성분이 나노선과 기판의 계면에서 상당 부분 잔류함과, 성장된 나노선에는 쌍정 결함(twin defect) 등의 결정구조 변화가 수반됨을 알 수 있었다. 또한 금속 시드층의 평균 입도와 성장 온도 및 소스 가스 유량 조절함으로써 실리콘 나노선의 직경과 길이를 최적화 할 수 있었다. 이를 통해 향후 공정 스케일 다운의 한계 상황에 도달하고 있는 반도체 트랜지스터 소자를 대체할 수 있는 나노선 반도체 소자에 대한 공정기술 개발과 이를 이용한 다양한 응용 분야도 동시에 제시할 수 있게 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.62-62
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• 2010

근래 실리콘 나노선을 이용한 FET타입의 바이오 센서로의 응용 연구가 활발하다. 본 연구에서는 top-down 방식으로 제작한 실리콘 나노선의 전자수송 특성을 측정 분석하여 실리콘 나노선의 기하학적 변수에 따른 수송 변수를 추출하였다. 두께가 40 nm인 SOI wafer로부터 출발하여 일반적인 포토리소그라피와 건식식각 공정을 통하여 선폭이 100-300 nm 그리고 길이가 2-20 mm인 실리콘 나노선을 제작하고 resistance 및 transconductance를 측정하여 전하농도와 이동도의 선폭에 대한 의존도를 얻었다. 이를 바탕으로 bare surface, OH-activated surface, APTES-treated surface등 실리콘 표면상태에 따른 표면전하의 시간에 대한 진화과정을 모니터 할 수 있었으며, 또한 PBS 용액상태에서 pH를 변화시킴에 따른 전하수송 특성곡선의 변화를 연구하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1330_1331
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• 2009

n형 특성을 가진 실리콘 나노선을 금확산을 이용하여 p형 특성을 가진 상태의 나노선으로 변환하였다. Back-gate 형태로 제작된 n형의 실리콘 나노선 전계 효과 트랜지스터를 제작한 후, 채널로 사용되는 나노선 위에 금을 열증착방법을 이용하여 증착했다. 이후, 급속열처리공정을 통해 실리콘 나노선에 금이온을 확산시켰다. 나노선의 특성 변환을 확인하기 위하여 전계 효과 트랜지스터의 특성곡선을 통해 그 변화를 관찰하였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.395-402
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• 2011

원자힘 현미경을 이용하여 실리콘 기판 위에 증착된 실리콘 나노선과 리튬화된 실리콘 나노선의 나노기계적 성질을 연구했다. 금 촉매를 사용하여 스테인리스 기판 위에서 증기-액체-고체 과정을 통해 실리콘 나노선을 합성하였다. 완전히 리튬화된 실리콘 나노선을 얻기 위해서 전기 화학적 방법을 사용했고, 이를 실리콘 기판 위에 증착하였다. 접촉모드 원자힘 현미경으로 측정된 표면 거칠기는 실리콘 나노선에서 $0.65{\pm}0.05$ nm에 비해 리튬화된 실리콘 나노선에서 $1.72{\pm}0.16$ nm으로 더 큰 값을 보여주었다. 탐침과 표면 사이의 접착력에서 리튬화의 영향을 조사하기 위해 힘 분광기법을 사용했다. 실리콘 나노선의 접착력이 실리콘 기판과 ~60 nN으로 흡사한 반면에, 리튬화된 실리콘 나노선은 ~15 nN으로 더 작은 값을 나타냈다. 또한, 탄성적으로 부드러운 무정형 구조 때문에 국부적 탄성 스프링 상수도 실리콘 나노선 66.30 N/m보다 완전히 리튬화된 실리콘 나노선이 16.98 N/m으로 상대적으로 작았다. 실리콘 나노선과 완전히 리튬화된 실리콘 나노선에서 탐침과 표면 사이에 마찰력의 수직항력 의존성과 스캔 속도 의존성을 조사하기 위하여 각 0.5~4.0 Hz와 0.01~200 nN으로 측정했다. 본 연구에서 실리콘과 리튬화된 실리콘의 기계적 성질에 관련된 접착력과 마찰력의 경향성이 보여졌고 이러한 방향의 연구는 충-방전 동안 리튬화된 나노수준의 영역의 화학적 맵핑에 응용성을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.409-409
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• 2012

최근 나노크기의 미세구조 가공기술이 발달함에 따라 다양한 응용을 위한 나노소재/구조가 활발히 연구 되고 있다[1]. 그 중에서 실리콘 나노선은 태양전지, 메모리, 트랜지스터 그리고 광 공진기에 쓰일 수 있는 소재로서 기존의 실리콘 가공기술을 바로 사용할 수 있을 뿐 아니라[2], 비용 면에서 탁월한 잇점이 있기 때문에 주목 받고 있는 소재이다. 실리콘 나노선의 물리적 특성을 연구하기 위한 많은 연구가 진행되었지만, 매우 작은 크기와 높은 표면적-부피비율로 인해 생긴 독특한 특징을 완전히 이해하기에는 아직 부족한 점이 많다. 실리콘 나노선의 전류-전압특성에 영향을 미치는 요소는 도핑농도, 표면상태, 채널의 크기 등으로 다양한데, 이번 연구에서는 실리콘 나노선의 표면환경이 공기와 물 두 종류로 매질에 접하고 있을 경우에 대하여 각각 전류-전압을 측정하였다. 물이 공기와 다른 점은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 첫째로 물의 경우에는 물에 용해된 수소이온과의 화학반응을 통하여 실리콘 표면전하가 유도되며 pH 값에 민감하게 변화한다. 둘째로 물의 유전율은 공기의 80배로서 표면부근에서의 전기장분포가 많이 왜곡된다. 이를 위하여 SOI를 기반으로 채널길이 $5{\mu}s$, 두께 40 nm, 너비 100 nm인 실리콘 나노선을 일반적인 반도체공정을 사용하여 제작하였다. 나노선의 전기적 특성 실험은 Semiconductor Parameter Analyzer (Agilent, 4155C)를 사용하여 전류-전압특성을 표면 상태를 변화시키면서 측정하였다. 실험을 통해 실리콘 나노선은 물과 공기 두 가지 표면환경에 따라 전류-전압특성이 확연히 변화하는 것을 볼 수 있었다. 동일한 전압 바이어스에서 표면에 물이 있을 때가 공기 있을 때 보다 훨씬 증가한 전류를 얻을 수 있었고(3V에서 약 2배), 비선형적인 전류-전압특성이 나타남을 관찰하였다. 본 발표에서는 이러한 실험결과를 표면에서의 전하와 정전기적인 효과로서 정성적으로 설명하고, 전산모사결과와 비교분석 하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.17-18
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• 2005

실리콘 기판 위에 100nm의 선폭을 갖는 선들이 일정한 간격을 가지고 연속적으로 배열되어 있는 구조를 형성시켜 보았다. PMMA가 코팅되어 있는 실리콘 기판위에 전자빔으로 패턴을 하였고, 건식에칭을 통해 구조물을 형성한 후 원자 현미경으로 관찰하였다. 이러한 나노구조물의 구현은 전자빔 패터닝시에 전자빔이 실리콘 기판에 충돌할 때 나타나는 backward scattering과 proximity 효과 등의 영향으로 인해 pitch의 크기가 작아질수록 구현하기가 쉽지 않았다. 화합물반도체 단일 나노선 소자를 제작하여 소자의 전기적 특성을 측정할 때, 나노선 표면에 있는 자연산화막은 금속전극과 나노선 사이의 전기전도특성을 저해하는 요소로 알려져 있다. 이러한 자연산화막을 제거하기 위해 나노선을 건식에칭해 보았고, 원자현미경을 통해 에칭에 따른 나노선의 모양변화를 관찰하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.381-382
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• 2018

무접합 나노선 터널 전계 효과 트렌지스터(junctionless nanowire tunnel field-effect transistor; JLNW-TFET)에서 소스(p+), 채널(i), 드레인(n) 물질으로 실리콘 및 게르마늄을 사용하여 이 구조에 대한 문턱전압 이하 기울기(subthreshold swings; SS)와 구동전류를 관찰했다. 소스-채널을 게르마늄-실리콘일 때 실리콘-실리콘, 실리콘-게르마늄, 게르마늄-게르마늄 구조보다 구동전류가 최대 1000배 증가하였고, 실리콘-실리콘 구조가 다른 구조에 비해 최소 SS가 최대 5배 이상 감소하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.210-213
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• 2013

실리콘 나노선 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transisor: FET)의 특성을 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 일반적인 트랜스컨덕턴스(transconductance) 값을 이용하여 소자의 전계 효과 이동도(field effect mobility)를 추출했고, Y-function 방법을 이용하여 저전계 이동도(low field mobility)와 문턱전압(threshold voltage)를 구했다. 채널길이가 10nm로 매우 짧을 때와 100nm의 일반적인 길이 일 때의 전하 이동도 특성을 비교하여 Si 나노선 FET의 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 보았다.

• 전기화학회지
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• 제13권1호
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• pp.70-74
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• 2010

전기화학 반응을 이용한 실리콘 표면상으로의 단백질 고정을 연구하였다. 이를 위해 Nitrobenzendiazonium(NiBD) 양이온을 화학적 환원반응을 통해 수식하고 수식된 실리콘 표면을 전기화학적으로 다시 환원시켜 나이트로 기능기를 일차아민 기능기로 활성화하여 단백질 고정에 이용하였다. 활성화 된 표면에 금 나노입자를 고정하여 일차 아민 생성을 확인하였다. 또한 이 방법을 응용하여 실리콘 나노선 어레이 중 선택된 나노선 만을 활성화하고 단백질을 선택적으로 고정하는 연구를 수행하였다. 이 연구를 통하여 NiBD 양이온의 화학 및 전기화학 반응이 실리콘 나노선 표면으로 단백질의 선택적 고정화에 유용하게 사용될 수 있음을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.60-60
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• 2010

최근 사람의 피부나 내부 장기처럼 수축과 팽창이 일어나는 부위 등에 이식 가능한 소자 개발에 대한 연구가 많이 보고되었다. 현재 이런 stretchable electronics에 대한 연구는 channel material로서 실리콘이나 유기물, 그리고, 광학 리소그래피가 가능한 micro-electronics 에 국한되어 있다. 우리는 CVD 로 성장된 수십 나노미터의 직경을 갖는 $SnO_2$ 나노선을 슬라이딩 전이하여 실리콘 웨이퍼 상에서 소자화하고 이를 스트레칭이 가능한 PDMS 기판에 전이하여 stretchable nanowire device를 구현하였다. 해당 소자는 윗면과 아랫면 모두 폴리머로 덮여 있고 측정을 위한 전극이 따로 구성되어 있어 소자 특성의 열화가 최소화되게 제작되었으며, 수축과 팽창 시 받는 스트레인 또한 최소화하는 mechanical neutral structure를 갖게 제작되었다. 또한, 소자와 소자 혹은 소자와 전극간의 연결을 S자 형태로 구성하여 기판으로 사용된 PDMS를 수십 % 스트레칭하여도 소자의 전기적 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 이처럼 스트레칭이 가능한 나노선 소자는 구김이나 잡아 늘여지게 되는 다양한 표면위에 간단하게는 논리회로뿐만 아니라 나노선의 장점을 이용한 다양한 센서 및 기능 소자로서 응용이 가능할 것으로 예상된다.