- 기계적 전기적 특성이 우수한 나노물질을 MEMS에 통합하여 성능과 내구성을 크게 향상시키는 연구들을 진행하고 있습니다. 현재 많은 microelectromechanical switch나 inertial switch 등의 접촉 기반 소자들이 낮은 전력소모와 이론적으로 무한한 on/off 비로 주목 받고 있습니다. 그러나, 접촉 소재로 이용되는 전도성 고체의 낮은 접촉 신뢰성은 접촉기반 MEMS의 상용화에 큰 장애물이었습니다.

- 본 연구실에서는 최초로 탄소나노튜브을 접촉소재로 이용하여 높은 접촉 신뢰성을 달성하였습니다. 탄소나노튜브 다발과 탄소나노튜브 네트워크를 이용하여 기존의 접촉소재인 금과 비교하여 약 1000배 이상의 접촉수명을 달성하였습니다. 그리고 기존의 transistor나 금속기반 기계식 스위치가 구동 불가능하였던 300도의 고온에서 작동 가능함을 보였습니다. 또한 금 나노입자를 탄소나노튜브에 장식하여 탄소나노튜브의 접촉저항을 금 전극과 유사한 수준까지 감소시킬 수 있었습니다.

- 이외에도 탄소나노튜브 다발을 Dry adhesive 물질로 활용하여 기존에 제작이 어려웠던 Si 기반 3D 마이크로 구조를 구현하였습니다. 그리고 포토리소그래피의 선폭 이하로는 조절이 어려웠던 기계식 latching방법의 한계를 극복하여 마이크로 구조의 연속적인 latching 구조를 개발 한 바 있습니다.

- 나노물질이 통합된 고신뢰성 MEMS 연구가 MEMS상용화에 걸림돌이었던 낮은 접촉 신뢰성 문제를 극복할 뿐만 아니라 차세대 접촉기반 소자의 개발을 앞당길 수 있을 것이라 기대합니다.

- We are carrying out researches to integrate nanomaterials with excellent mechanical and electrical properties into MEMS to significantly improve performance and durability. Contact-based micro devices, such as microelectromechanical switches and inertial switches, have been attracting attention due to their low power consumption and theoretically infinite on/off ratio. However, the low contact reliability of conductive solids used as contact materials has been major obstacles to the commercialization of the contact-based micro devices.

- We first demonstrated highly reliable MEMS by adopting carbon nanotubes as contact materials. By integrating carbon nanotube bundles or carbon nanotube networks, we achieved 1000 times longer contact lifetime of more than that of typically used gold. In addition, we also observe that our mechanical switches can operate at high temperatures of 300 °C, where transistor and metal-based switch could not be functioning. Also, the contact resistance of the carbon nanotubes can be reduced to a level similar to that of the gold electrode and improved the contact lifetime by decorating gold nanoparticles with the carbon nanotubes.

- In addition, Si-based 3D microstructures was developed by adopting carbon nanotube bundles as dry adhesive materials. Also, we developed a continuous micro latching structure that overcomes the limitations of conventional mechanical latching methods that are difficult to adjust below the line width of photolithography.

- We believe that our research, integrating nanomaterials into MEMS, will not only overcomes the low contact reliability issues that have impeded MEMS commercialization, but also accelerates the development of next-generation microelectronic devices.