노스캐롤라이나 주립대, 새로운 자기조립 전자기기 제작 기법 개발

Seoul노스캐롤라이나 주립대학교의 연구원들이 자가 조립 전자 기기를 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 혁신적인 접근법은 전통적인 방법보다 더 빠르고 저렴하게 다이오드와 트랜지스터 같은 전자 부품을 생산할 수 있으며, 오래 걸리고 결함이 많은 칩을 만드는 기존 방식의 단점을 극복할 수 있습니다. '지향성 금속-리간드 반응'이라고 불리는 이 기술은 향후 더 발전된 전자 기기의 개발로 이어질 수 있습니다.

D-Met 기술은 필드 금속이라고 불리는 합금에서 추출한 액체 금속 입자를 사용합니다. 이 합금은 인듐, 비스무트, 주석을 포함하고 있으며, 그 작동 원리를 쉽게 설명하자면 다음과 같습니다.

액체 금속 입자는 원하는 크기나 패턴을 가진 틀 옆에 배치됩니다. 탄소와 산소 기반 분자를 포함한 용액인 리간드가 도입됩니다. 이 리간드는 액체 금속에서 이온을 추출하여 복잡한 3차원 배열로 정리합니다. 액체가 증발하면서 이 구조들은 촘촘히 배치되어 고도의 질서 있는 패턴을 형성합니다.

이 기술은 매우 유연합니다. 연구자들은 몰드의 크기, 액체의 종류, 그리고 액체의 증발 속도를 조절하여 반도체 구조를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이러한 맞춤형 조정 능력으로 인해 반도체의 밴드갭을 조절하고 빛에 민감하게 만들어 광전자 장치를 제작할 수 있습니다.

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그래핀 시트를 활용해 반도체 금속 산화물을 덮어 그 특성을 조정함으로써 장치 성능을 향상시킵니다. 비스무트를 첨가하면 이들이 빛에 반응하게 되어, 조도 센서와 태양 에너지 장치에 유용하게 사용할 수 있습니다.

이 연구는 매우 중요한 영향을 미칩니다. 제조 비용과 낭비를 줄이고, D-Met은 이제까지 기술적, 재정적 한계로 불가능했던 전자 재료의 대량 생산을 가능하게 합니다. 이 방법은 산업의 소형화 및 효율성 향상에 대한 추세와도 잘 맞아떨어집니다.

이 기술의 발전은 반도체 제조 방식을 변화시켜 3D 칩과 같은 더욱 진보된 장치를 만드는 데 기여할 수 있습니다. 연구자 마틴 투오와 줄리아 창을 비롯한 팀은 현재의 활용법뿐만 아니라 소비자 전자제품과 새로운 컴퓨팅 시스템에 자가 조립 장치를 추가하는 등의 미래 가능성도 탐구하고 있습니다. 이들의 연구는 국립과학재단의 지원을 받아 전자기기 제조에 큰 변화를 시사하고 있습니다.