韓国研究者、0ナノ半導体プロセス源泉技術の確保
キム・デシクUNIST教授チーム、0ナノメートル試作超微細隙間構造製作工程を開発
国内研究グループが0ナノメートル（nm）大の半導体素子製造工程の源泉技術を開発した。
蔚山科学技術院（UNIST）は15日、物理学科のキム・デシク特訓教授の研究チームが0ナノメートルから始める超微細隙間構造（zerogap）製作工程を開発したと発表した。 サムスン電子やTSMCなどは最近、3ナノ工程の半導体素子製作技術を開発し、量産体制への転換を目指して競争を繰り広げている。 この状況でさらに数段階進んだ0ナノ工程の源泉技術を韓国研究陣が開発し、今後どのような影響を及ぼすかが注目される。
「ゼロギャップ構造」をよく曲がる基板にすれば、アンテナなどに使える超高効率光学能動素子として作動する。 研究陣が開発したゼロギャップ構造は薄い金属層でできている。 基板上に2つの金属層をお互いに隣接して積み上げる（蒸着）場合、境界面だけで超微細熱が発生する原理を利用した。 同じ金属物質を互いに異なる条件で基板の上に積んだため、このような現象が発生する。 基板を曲がる力（張力）を加えると0ナノメートルに近い隙間ができるが、張力を取り除くと二つの金属層がつながった状態になる。
このように開閉できるゼロギャップ（隙間）構造は電磁気波（光）透過度が1に近い「on」と10-5程度の「off」状態を行き来する能動光学素子として使える。 隙間が開いている時は、蓄電効果によって隙間内部に電気場が強く増幅され電磁気波が高い割合で透過するが、隙間が一部だけ閉まっても蓄電機能が消えて透過度が急激に低くなるためだ。 スイッチングの効率を表すon・off比率はなんと105に達し、on・off切り替えをなんと10,000回以上繰り返した後も性能をそのまま維持した。
キム・デシク特訓教授は「隙間構造を利用した光学素子は確実な’段落’（on-off）が存在する電気回路概念が適用されスイッチング効率が高い」とし「複雑なナノ工程が必要ないため実際素子として直ちに活用するのも容易だ」と説明した。 一般的にアンテナ構成物質を変えて光学信号を変調する場合、物質の誘電率（3～4）と空気の誘電率（1）の差が大きくなく、光学素子の効率が低かった。
共同研究員である江原大学校物理学科のチョン・ジユン教授は「マイクロ波およびテラヘルツ波だけでなく中・近赤外線領域でも非常に効率的な電磁気波段落が可能」と説明し「5Gおよび6G通信に活用されるマイクロ波とテラヘルツ波制御のための次世代能動素子として活用される可能性が高い」と見通した。
0ナノメートル光学素子の製作技術は、半導体素子の製作にも使える。 金属の代わりに簡単に除去（エッチング）可能な高分子物質などで超微細な隙間構造を作り、その間に半導体物質を蒸着すれば、1ナノメートル未満の幅の素子製作が可能だ。 サムスン、インテル、TSMCなどの半導体企業の素子集積化技術が限界に達している状況で、これを克服する次世代技術として応用可能である。
今回の研究は光学素子分野の世界的なジャーナル「アドバンスドオプティカルマテリアルズ」（Advanced Optical Materials）に先月24日付で公開された。
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Source: かんこく！韓国の反応翻訳ブログ
