GIST 이탁희 교수팀, 분자전자소자분야 응용가능성 개척
광주과학기술원(GIST 원장 선우중호) 신소재공학과 이탁희 교수팀(왕건욱 박사 과정 학생)은 금속막을 코팅한 탐침으로 아주 작은 영역내의 전기적 특성을 측정할 수 있는 현미경(전도성 원자힘현미경, Conducting Atomic Force Microscopy)을 사용하여 금속 위에 분자를 정렬시켜 놓은 후, 탐침에 굉장히 작은 수십 나노뉴튼(nano Newton)의 힘을 가해서 분자가 휘어지는 정도에 따라 단 분자 내에 전하가 흐르는 현상이 그 힘에 의해 바뀌어지는 것을 관찰하고 이해할 수 있는 이론적인 모델을 제안하여 이를 규명하였다.
이 연구결과는 저명한 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, Impact Factor 7.885) article 논문으로 4월 7일자 온라인판에 게재됐다.
*논문명: 분자전자소자내의 분자가 휘는 구조에 의한 전계방출 전하수송의 강화(Enhancement of Field Emission Transport by Molecular Tilt Configuration in Metal-Molecule-Metal Junction)
* 웹주소: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja900773h
단 분자를 이용한 전자소자는 분자 길이가 1~2 나노미터 정도여서 기존의 반도체 집적 한계를 극복할 수 있는 차세대 고집적 전자소자 응용분야로 일찍부터 각광받아 왔고 세계의 여러 선도 그룹에서 활발한 연구들이 현재 진행 중이다. 특히, 이를 실질적으로 적용하기 위해서는, 분자를 제어하고 분자 내에 전하흐름을 컨트롤 할 수 있는 기술과 이해는 무엇보다 중요한 문제로 인식되고 있었다.
이탁희 교수 연구팀에서 사용한 알킬기를 기본으로 한 분자들은 적은 전압 범위 내에서 전자가 분자를 통해가는 전하 흐름이 다이렉트 터널링(direct tunneling)을 한다고 잘 알려진 분자이다. 이 전하흐름을 제어하기 위해, 이탁희 교수팀은 전도성 원자힘현미경 기술을 이용하여 분자를 구부려서 분자의 터널링 장벽을 효과적으로 낮추어줌으로서, 같은 전압에서 전하흐름이 다이렉트 터널링에서 전계방출을 통한 전하흐름(field emission transport)으로 이동되는 현상을 관찰하였다. 더불어 그 전압은 분자길이와 탐침이 누르는 힘에 따른 분자 휨 정도에 따라 달라지는 것을 관찰하였다. 이를 설명하기 위해 이탁희 교수팀은 이론적 모델 (다중장벽터널링 모델(multi-barrier tunneling model))을 사용하여 이를 규명하였다.
이 연구는 과학재단 국가지정연구실사업(NRL), GIST의 분자레벨직접화 연구사업을 통해 수행되었다.
웹사이트: http://www.gist.ac.kr
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GIST 이탁희 교수 062-970-2313
