‘트랜지스터 전류흐름’ 규명

한국연구재단, 단일분자로 이동하는 전류조절 및 전하수송 밝혀

[아시아경제 최장준 기자] 한국연구재단은 23일 광주과학기술원 이탁희 교수팀이 트랜지스터 구조의 분자소자를 쓴 단일분자를 통해 이동하는 전류 조절방법과 전하수송 특성을 밝혔다고 발표했다.

이 교수팀은 분자의 전하흐름을 조절할 수 있는 트랜지스터소자를 만들어 분자소자의 전하수송 특징을 알아냈다.

지금까지 분자소자연구는 대부분 두 개의 전극을 쓴 분자구조나 분자와 전극간의 붙임성질을 이용한 전하수송 특성을 통제하는 방법으로 펼쳐졌다.

그러나 이 교수팀은 세 단자 전극인 트랜지스터소자의 게이트전극을 써 분자오비탈(Orbital)의 에너지 준위(Energy level)를 조절했다.

또 이동되는 전하의 터널링수송의 에너지장벽 크기도 조율, 전류 양을 맞추는 데도 성공했다.

분자를 통해 흐르는 전류는 게이트전압으로 조절되는 분자의 오비탈의 에너지준위에 좌우된다.

전하수송시스템도 허락된 게이트전압과 소스-드레인전압에 따라 다이렉트터널링(Direct tunneling)에서 전계방출의 터널링(Field emission, Fowler-Nordheim tunneling)으로 바뀐다.

이때 측정된 전이전압은 분자의 오비탈준위와 소스-드레인 전극의 페르미 준위(Fermi level)간 에너지차이에 의존, 이 현상을 써 분자트랜지스터를 얻었다.

이 교수팀은 비탄성 터널링분광법을 이용, 분자 트랜지스터 안의 단일분자에 대한 진동스펙트럼을 관찰, 분자오비탈의 게이트의존성도 밝혔다.

이탁희 교수는 “이번 연구는 지금까지 실리콘 바탕의 반도체기술로는 할 수 없다고 여겨졌던 단일분자를 써 분자트랜지스터의 개발가능성을 보여 준 것”이라고 말했다.

연구결과는 ‘네이처(Nature)’지 24일자에 주요 논문소식과 함께 실렸다.

최장준 기자 thispro@asiae.co.kr