일본 정보통신연구기구(National Institute of Information and Communications Technology, NICT)는 나노스케일의 단결정인 나노와이어를 전극 사이에 간단하게 제작할 수 있는 [나노와이어 제작키트]를 개발했다고 밝혔다. 나노와이어 제작키트는 고진공을 이용하는 대규모의 장비가 아니며, 손바닥 크기의 장치를 이용하여 기판 위에 나노와이어를 간단하게 제작할 수 있는 특징을 가진 키트이다. 이 키트의 제조 원리는 NICT가 개발한 [나노전해법]을 이용하고 있는데, 이 기술을 이용하여 앞으로 전자종이, 디스플레이 등에 이용되고 있는 반도체를 제작하는 프로세스에서 에너지와 제조 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 보이며, 아울러 반도체 소자 그 자체의 미세화와 고성능화에도 기여할 것으로 기대된다.
최근 우리 주변에서 언제나 사용되고 있는 컴퓨터나 통신장치를 더욱 작게 만들고, 빠르게 하기 위해서는 장치 내부에서 사용하는 반도체 소자를 더욱 작게 만들 필요가 있다. 그러나 현재의 반도체 기술로는 더 소자를 작게 만드는 데 한계가 있기 때문에, 이를 해결하기 위한 기술로서 분자를 이용하는 나노 디바이스 기술이 많은 주목을 받고 있다. 지금까지 NICT의 연구팀은 원자나 분자의 특징을 이용하여 스스로 집합체를 만드는 자기조직화라는 방법을 이용하여, 용액 중에서 나노스케일의 유기 디바이스를 제작하는 기술인 [나노전해법](주1)을 개발한 바 있다. 아울러, 이 기술의 실용화를 위해 기술 개발을 진행해 왔다.
이번에 NICT의 연구팀은 나노전해법을 이용하여 실험실 수준에서 나노와이어를 제작할 수 있는 나노와이어 제작키트를 개발하였다. 나노와이어 제작키트는 나노전해셀, 전극기판 및 전원으로 구성된다. 나노와이어로 가교를 만들고자 하는 전극 기판을 키트에 접속하여 나노와이어의 원료 용액을 넣은 나노전해셀에 담그고 전원에서 교류 또는 직류전류를 통전시키는 방법으로 간단하게, 그리고 선택적으로 단결정 나노와이어를 제작할 수 있는 것이 특징이다. 이 키트를 이용하면 장치 비용은 종래의 방법 (진공증착법이나 잉크젯 방법 등)에 비해 1/100 정도, 배선의 최소 선폭은 약 수십 나노미터의 초미세 가공이 가능하다. 나노와이어의 원료로서 도전성 재료를 이용하면 나노배선을 제작할 수 있으며, 또한 반도체 재료를 이용하면 트랜지스터 등의 나노 디바이스를 제작할 수 있게 된다. 또한 종래의 방법을 이용하는 것보다 분자를 규칙적으로 배열할 수 있기 때문에 제작된 디바이스 그 자체의 성능도 크게 향상될 것으로 기대하고 있다.
나노와이어 제작키트의 개요는 다음과 같다.
이 키트는 나노전해셀, 전극 기판 및 전원 등으로 구성되어 있으며, 나노전해셀에는 나노와이어 원료용액을 주입하여 전극기판을 셋팅한다. 전극기판은 전원에 접속되어 있으며, 수 볼트 정도의 전압을 인가하여 수 분간 전류를 흘린다. 나노와이어를 만들 장소는 흘리는 전류의 양으로 조절할 수 있으며, 직류인 경우에는 전극 상에, 교류인 경우에는 두 개의 전극이 가장 근접한 장소에만 두 개의 전극에 다리를 만드는 모양으로 나노와이어가 형성되기 때문에 이것을 그대로 배선으로서 이용할 수 있다. 나노와이어의 폭과 길이는 10nm 정도이며, 두께와 길이는 제어가 가능하다.
나노와이어 제작키트를 이용함으로써 소형화, 저비용화, 에너지 절감 등의 특징을 살려 디바이스를 제작할 수 있는 새로운 기술이 개발된 셈이다. 유기 디바이스는 플라스틱 기판 위에 제작할 수 있는 장점이 있기 때문에 유연하고 친환경적인 디바이스로서 전자종이나 디스플레이, 센서 등 다양한 분야에 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 앞으로 연구팀은 이번에 제작한 키트의 제조원리인 나노전해법을 이용한 나노 디바이스 제작기술을 활용하여 나노 디바이스의 제작 장치 기술을 실용화 해 나갈 계획이다.
I T / 전자전기 
