(나노 워크 뉴스) 전자 장치에 전원을 공급하는 집적 회로가 더욱 강력해짐에 따라 전자 장치도 점점 작아지고 있습니다. 마이크로 전자공학의 이러한 추세는 과학자들이 점점 더 많은 반도체 부품을 칩에 장착하려고 노력함에 따라 최근 몇 년간 가속화되었습니다. 마이크로 전자공학은 크기가 작기 때문에 중요한 과제에 직면해 있습니다. 과열을 방지하기 위해 마이크로 전자 장치는 여전히 최고 성능으로 작동하면서 기존 전자 장치에 비해 전력의 일부만 소비하면 됩니다. 미국 에너지부(DOE) 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 연구원들은 이를 수행할 수 있는 새로운 종류의 마이크로 전자 재료를 가능하게 하는 획기적인 발전을 이루었습니다. 에 발표된 새로운 연구에서 고급 재료 (“대규모 캐리어 변조 및 고유한 위상 제어를 위한 산화환원 게이팅”), 아르곤 팀은 반도체 물질 안팎으로 전자의 움직임을 제어할 수 있는 새로운 종류의 "산화환원 게이팅" 기술을 제안했습니다. 캐리어 조작 및 전자 상태의 전기장 제어를 위한 산화환원 게이팅의 그림입니다. 녹색 실은 산화환원 게이팅을 위한 기능성 분자를 나타내며, 저전력에서 기능하는 능력은 기본 시냅스로 표현되는 인간 두뇌의 시냅스 전환을 모방합니다. (이미지 : 아르곤 국립 연구소) '레독스(Redox)'는 전자의 이동을 일으키는 화학 반응을 의미합니다. 마이크로 전자 장치는 일반적으로 전기 "전계 효과"를 사용하여 전자의 흐름을 제어하여 작동합니다. 실험에서 과학자들은 일종의 전자 게이트 역할을 하는 물질에 전압(본질적으로 전기를 밀어내는 일종의 압력)을 적용하여 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전자의 흐름을 조절할 수 있는 장치를 설계했습니다. 전압이 특정 임계값(대략 1/2 볼트)에 도달하면 재료는 게이트를 통해 소스 산화환원 재료의 전자를 채널 재료로 주입하기 시작합니다. 전자의 흐름을 수정하기 위해 전압을 사용함으로써 반도체 장치는 다음과 같이 작동할 수 있습니다. 트랜지스터, 더 많은 전도 상태와 더 많은 절연 상태 사이를 전환합니다. 이번 연구의 저자이자 Argonne 재료 과학자인 Dillon Fong은 “새로운 산화환원 게이팅 전략을 통해 낮은 전압에서도 전자 흐름을 엄청난 양으로 조절할 수 있어 훨씬 더 큰 전력 효율성을 제공할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “이것은 또한 시스템 손상을 방지합니다. 우리는 이러한 재료가 성능 저하 없이 반복적으로 순환될 수 있다는 것을 확인했습니다.” “재료의 전자적 특성을 제어하는 ​​것은 기존 장치를 뛰어넘는 새로운 특성을 추구하는 과학자들에게 상당한 이점을 제공합니다.”라고 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 Argonne 재료 과학자 Wei Chen이 말했습니다. “이 물질이 작동하는 서브볼트 체제는 인간의 뇌와 유사하게 작동하고 에너지 효율성도 뛰어난 회로를 만들려는 연구자들에게 엄청난 관심을 끌고 있습니다.”라고 그는 말했습니다. 산화환원 게이팅 현상은 저전력에서 위상을 조작할 수 있는 새로운 양자 물질을 만드는 데에도 유용할 수 있다고 이번 연구의 또 다른 공동 저자인 아르곤 물리학자 Hua Zhou가 말했습니다. 더욱이, 산화환원 게이팅 기술은 다양한 기능성 반도체와 지속 가능한 요소로 구성된 저차원 양자 물질 전반에 걸쳐 확장될 수 있습니다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64847.php