물질, 재료연구기구의 藤田大介 주석연구원 등은 주사터널현미경(STM)을 사용하여 은의 나노 구조를 자유자재로 재현성 높게 형성하는데 성공했다. 은을 피복한 탐침으로 실리콘 기판 위에 은 도트나 세선(細線), 문자, 도형 등의 나노구조를 100%의 재현성으로 한 획을 긋듯이 그릴 수 있다. 지금까지 STM에 의한 원자조작은 재현성과 고속성에 어려움이 있었다. 신기술은 탐침에 피복한 은이 기판과의 점접촉 원리로 연속적으로 그릴 수 있다. 단전자소자 회로 등 나노디바이스 구축의 유력한 수단으로 주목된다.
STM 탐침을 연구, 텅스텐 탐침 표면에 약 600나노미터 두께의 은을 직류 마그네트론스팩터로 증착했다. 이로써 초고진공 속에서 청정한 실리콘(111)면을 더듬으면 탐침이 원자레벨에 다가갔을 때 탐침 표면의 은이 기판측으로 뻗어서 ‘도트프린터’와 같이 표면에 퇴적한다. 인가(印加)할 펄스전압과 나노도트의 크기에 의존성이 있어 제어성 좋게 형성할 수 있다.
이것은 탐침표면을 피복하고 있는 은이 탐침 끝 방향에 STM전계에 의해 확산하고 이것이 최종적으로 실리콘 표면과 점접촉하여 승온, 실리콘과 결합하여 퇴적하는 것이라고 보고 있다. 이미 나노도트뿐 아니라 나노 세선, 문자, 자형 등을 그렸다. 도트는 높이 2.5나노미터, 반치폭 25나노미터의 것이 가능하다.
지금까지 STM에서는 전계증발에 의한 원자조작이 중심. 이 전계증발은 뒤늦은 현상으로 게다가 큰 전계를 필요로 했다. 이 그룹은 당초 금 탐침으로 시도해 보았으나 금의 경우는 실리콘 표면으로의 퇴적이 펄스 전압을 가해도 50%의 재현성밖에 보이지 않았다.
또 순은 탐침은 끝을 예리하게 하기 어렵다. 따라서 텅스텐을 예리한 형상으로 가공하고 그 표면에 은을 증착, 피복했다. 펄스 전압을 가할 때마다 100% 퇴적하기 때문에 연속된 세산을 그리는 등, 종래 STM에서 곤란했던 가공을 자유롭게 할 수 있다.
이들 은의 나노구조를 STM으로 조사한 결과, 금속적인 성질을 가진다. 한편 나노구조 부근의 주변은 금속적인 나노구조에 전자가 흡수되어 공핍화(空乏化)하여 저항이 컸다고 한다. 나노구조에서 떨어진 장소는 이러한 영향을 받지 않고 실리콘 기판이 가진 반도체성을 나타내어 나노구조 디바이스를 만드는데 이용할 수 있다고 한다.
(NK)
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