KR101174482B1 - Switching device and switching apparatus using nanopore structure of variable size and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR101174482B1 KR1020100060663A KR20100060663A KR101174482B1 KR 101174482 B1 KR101174482 B1 KR 101174482B1 KR 1020100060663 A KR1020100060663 A KR 1020100060663A KR 20100060663 A KR20100060663 A KR 20100060663A KR 101174482 B1 KR101174482 B1 KR 101174482B1
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Abstract

나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자, 그를 포함하는 스위칭 장치 및 그의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자는, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 챔버; 제1 영역에 위치하는 제1 전극; 제1 전극에 대향하여 제2 영역에 위치하는 제2 전극; 및 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 위치하고, 도전층, 상기 도전층을 관통하는 나노 포어 및 도전층의 표면에 부착되어 나노 포어 내에 위치하는 유기 화합물을 포함하는 나노 포어 막;을 포함하고, 유기 화합물은 도전층에 인가되는 전압에 따라 나노 포어의 채널 크기를 변화시키는 것을 특징으로 한다.Provided are a switching device using a nano-pore structure, a switching device including the same, and a manufacturing method thereof. Switching device using a nano-pore structure according to an embodiment of the present invention, the chamber comprising a first region and a second region; A first electrode positioned in the first region; A second electrode positioned in the second region opposite the first electrode; And a nano-pore film disposed between the first electrode and the second electrode and including a conductive layer, a nano-pore penetrating the conductive layer, and an organic compound attached to a surface of the conductive layer and positioned in the nano-pore. The organic compound is characterized by changing the channel size of the nano-pores in accordance with the voltage applied to the conductive layer.

Figure R1020100060663
Figure R1020100060663

Description

가변 크기를 갖는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자, 그를 포함하는 스위칭 장치 및 그의 제조 방법{Switching device and switching apparatus using nanopore structure of variable size and method of manufacturing the same} Switching device using a nanopore structure having a variable size, a switching device comprising the same and a method for manufacturing the same {Switching device and switching apparatus using nanopore structure of variable size and method of manufacturing the same}

본 발명은 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자, 그를 포함하는 스위칭 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가변 크기를 갖는 나노 포어를 이용한 스위칭 소자, 그를 포함하는 스위칭 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a switching device using a nano-pore structure, a switching device comprising the same, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a switching device using a nano-pore having a variable size, a switching device including the same, and a manufacturing method thereof. It is about.

용매 내에 양이온과 음이온이 존재하는 경우, 이온의 움직임을 선택적으로 조절하여, 용매 내에서 전하를 갖고 있는 입자의 흐름을 조절할 수 있게 하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같은 노력은 최근에 들어 DNA, RNA 및 단백질과 같은 생체 물질의 흐름을 조절함으로써, 생체 기작의 원리를 규명하고자 하는 전 세계적인 연구방향과 일치하여 많은 연구가 진행되고 있다.　 이러한 소자를 제조하기 위해서는 나노미터 크기의 채널(channel) 구조 또는 포어(pore) 구조를 형성하는 것이 요구된다.When cations and anions are present in the solvent, studies are being actively conducted to selectively control the movement of ions to control the flow of charged particles in the solvent. In recent years, many researches are being conducted in accordance with the global research direction to determine the principle of biological mechanisms by regulating the flow of biological materials such as DNA, RNA and protein. In order to manufacture such a device, it is required to form a nanometer-sized channel structure or a pore structure.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가변 크기를 갖는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자 및 스위칭 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a switching device and a switching device using a nanopore structure having a variable size.

또한,　본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 가변 크기를 갖는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a switching device using a nano-pore structure having a variable size.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자가 제공된다. 상기 스위칭 소자는, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 챔버; 상기 제1 영역에 위치하는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 상기 제2 영역에 위치하는 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 위치하고, 도전층, 상기 도전층을 관통하는 나노 포어 및 상기 도전층의 표면에 부착되어 나노 포어 내에 위치하는 유기 화합물을 포함하는 나노 포어 막;을 포함하고, 상기 유기 화합물은 상기 도전층에 인가되는 전압에 따라 상기 나노 포어의 채널 크기를 변화시키는 것을 특징한다.According to one or more exemplary embodiments, a switching device using a nano-pore structure is provided. The switching element may include a chamber including a first region and a second region; A first electrode positioned in the first region; A second electrode positioned in the second region opposite the first electrode; And a nano-pore film disposed between the first electrode and the second electrode and including a conductive layer, a nano-pore penetrating the conductive layer, and an organic compound attached to a surface of the conductive layer and positioned in the nano-pore. In addition, the organic compound is characterized in that the channel size of the nano-pores changes according to the voltage applied to the conductive layer.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 나노 포어 막은 상기 도전층의 상측, 하측, 또는 양측에 적층된 하나 또는 그 이상의 절연층들을 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the nano-pore film may further include one or more insulating layers stacked on top, bottom, or both sides of the conductive layer.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도전층은 금(Au)을 포함하고, 상기 유기 화합물은 티올기(thiol)가 결합된 단일 가닥 DNA(ssDNA)를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the conductive layer may include gold (Au), and the organic compound may include single-stranded DNA (ssDNA) to which a thiol group is bound.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 유기 화합물은 압전 폴리머를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the organic compound may include a piezoelectric polymer.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 스위칭 소자는 상기 도전층, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 의하여 이온 전계 트랜지스터로 동작할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, the switching element may operate as an ion field transistor by a voltage applied to the conductive layer, the first electrode, and the second electrode.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 나노 포어는 상하측의 지름이 동일한 원기둥 형상이거나 또는 상하측의 지름이 상이한 원뿔대 형상일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the nano-pores may have a cylindrical shape having the same upper and lower diameters or a truncated conical shape having different upper and lower diameters.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 장치가 제공된다. 상기 스위칭 장치는, 상기 스위칭 소자; 및 상기 스위칭 소자의 상기 도전층, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어, 전기적 신호를 주고받는 전기 신호부;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a switching device using a nano-pore structure is provided. The switching device, the switching element; And an electrical signal unit electrically connected to the conductive layer, the first electrode, and the second electrode of the switching device to transmit and receive an electrical signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 스위칭 소자의 제조 방법은, 나노 포어를 포함하는 나노 포어 막을 형성하는 단계; 및 상기 나노 포어가 형성된 상기 나노 포어 막의 양측에 전극이 내장된 챔버를 배치하는 단계;를 포함하고, 상기 나노 포어막을 형성하는 단계는, 기판 상에 절연층, 도전층 및 절연층을 순차적으로 적층하여 적층막을 형성하는 단계; 상기 적층막이 노출되도록 상기 기판의 중앙부를 제거하는 단계; 상기 적층막을 제거하여 상기 적층막을 관통하는 나노 포어를 형성하는 단계; 및 상기 나노 포어 내에 위치하도록 상기 도전층에 유기 화합물을 부착하는 단계;를 포함한다.Provided is a method of manufacturing a switching device using a nano-pore structure according to an embodiment of the present invention. The manufacturing method of the switching device, forming a nano-pore film comprising nano-pores; And disposing a chamber in which electrodes are embedded at both sides of the nano-pore film on which the nano-pores are formed, wherein the forming of the nano-pore film includes sequentially stacking an insulating layer, a conductive layer, and an insulating layer on a substrate. Forming a laminated film; Removing a central portion of the substrate to expose the laminated film; Removing the laminated film to form nanopores penetrating the laminated film; And attaching an organic compound to the conductive layer to be positioned in the nanopores.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 유기 화합물을 부착하는 단계는, 상기 나노 포어 둘레의 상기 도전층에 티올기가 결합된 ssDNA를 부착하는 단계를 포함할 수 있다. In some embodiments of the present disclosure, attaching the organic compound may include attaching ssDNA having a thiol group bonded to the conductive layer around the nanopores.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 유기 화합물을 부착하는 단계는, 상기 나노 포어 둘레의 상기 도전층에 PVDF를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, attaching the organic compound may include applying PVDF to the conductive layer around the nanopores.

본 발명의 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자에 따르면,　나노 포어 표면이 기능화되도록 유기 화합물을 부착함으로써 나노 포어의 능동적 크기 조절이 가능하여, 전기적 및 물리적 스위칭이 가능하다. 또한, 본 스위칭 장치를 이용하여 DNA와 같은 생체 분자를 분석하는 경우, 상기 스위칭 동작에 의해 생체 분자의 분석을 위한 시간을 확보할 수 있다. According to the switching device using the nano-pore structure of the present invention, by attaching an organic compound to functionalize the nano-pore surface, active size control of the nano-pores is possible, thereby enabling electrical and physical switching. In addition, when analyzing the biomolecule such as DNA using the switching device, it is possible to secure time for the analysis of the biomolecule by the switching operation.

또한, 본 발명의 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자의 제조 방법에 따르면, 10nm 이하의 범위로 나노 포어의 크기를 능동적으로 제어할 수 있는 나노 포어를 용이하게 제조할 수 있게 된다.In addition, according to the manufacturing method of the switching device using the nano-pore structure of the present invention, it is possible to easily manufacture a nano-pores that can actively control the size of the nano-pores in the range of 10nm or less.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 소자를 구성하는 나노 포어 막의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 소자가 동작하는 예시적인 방법을 설명하기 위한 나노 포어 막의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 소자가 동작하는 예시적인 방법을 설명하기 위한 나노 포어 막의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 스위칭 소자를 제조하기 위한 예시적인 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자를 이용한 생체 분자의 예시적인 분석 과정을 도시하는 흐름도이다.1 is a cross-sectional view showing a switching device using a nano-pore structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a structure of a nano-pore film constituting a switching device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are cross-sectional views of a nanopore film for explaining an exemplary method of operating a switching device according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are cross-sectional views of a nanopore film for explaining an exemplary method of operating a switching device according to another embodiment of the present invention.
5A through 5E are cross-sectional views shown in a process sequence to explain an exemplary method for manufacturing a switching device according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating an exemplary analysis process of a biomolecule using a switching device using a nanopore structure according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다.　 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.　 In the following description, when a layer is described as being on top of another layer, it may be directly on top of another layer, and a third layer may be interposed therebetween. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다.　 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다.　 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다. Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다.　 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다.　 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 장치(100)의 일 실시예를 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a switching device 100 using a nano-pore structure according to the spirit of the present invention.

도 1을 참조하면, 스위칭 장치(100)는 스위칭 소자(100a) 및 전기 신호부(100b)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the switching device 100 includes a switching device 100a and an electrical signal unit 100b.

스위칭 소자(100a)는 챔버(10) 및 나노 포어(25)가 형성된 막(membrane)(이하, '나노 포어 막'이라 한다)(20)을 포함한다. 나노 포어 막(20)의 양 측에 챔버(10)의 제1 영역(12) 및 제2 영역(14)이 배치된다. 제1 영역(12) 및 제2 영역(14) 내에는 각각 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)이 배치된다. 나노 포어 막(20)은 나노 포어(25)를 포함하며, 나노 포어(25)는 예를 들어 나노 포어 막(20)의 중앙에 위치할 수 있다. 나노 포어 막(20)은 도전층(21), 도전층(21) 상하의 절연층들(22a, 22b) 및 도전층(21)의 표면에 부착되어 나노 포어(25) 내로 위치하는 유기 화합물(23)을 포함한다. 절연층들(22a, 22b)은 도전층(21)의 상측, 하측, 또는 양측에 위치할 수 있다.The switching device 100a includes a membrane (hereinafter, referred to as a nano-pore film) 20 in which the chamber 10 and the nano-pores 25 are formed. The first region 12 and the second region 14 of the chamber 10 are disposed on both sides of the nanopore film 20. The first electrode 30 and the second electrode 40 are disposed in the first region 12 and the second region 14, respectively. The nano pore membrane 20 includes a nano pore 25, which may be located at the center of the nano pore membrane 20, for example. The nanopore film 20 is attached to the surface of the conductive layer 21, the insulating layers 22a and 22b above and below the conductive layer 21, and the conductive layer 21 and is positioned in the nanopore 25. ). The insulating layers 22a and 22b may be positioned above, below, or both sides of the conductive layer 21.

챔버(10)는 나노 포어 막(20)에 의해 제1 영역(12) 및 제2 영역(14)으로 분리될 수 있으며, 각각 별개의 챔버로 구성되는 것도 가능하다. 챔버(10)는 전해질 용액을 수용하기 위한 것으로, 챔버(10)의 제1 영역(12) 및 제2 영역(14) 각각에 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)을 배치한다. 챔버(10)는 유리, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 및 플라스틱 중 어느 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 챔버(10)는 전해질을 포함하는 용액을 수용할 수 있으며, 상기 용액은 유체 상태로 준비될 수 있고 임의의 전도성 용매가 사용될 수 있다. 또한, 본 스위칭 장치(100)를 특정한 시료를 분석하기 위한 용도로 사용하는 경우, 상기 용액은 분석을 요하는 시료를 포함할 수 있다. 상기 시료는 DNA, RNA, 펩타이드(peptide) 또는 단백질일 수 있다. 상기 용액은 염산(HCl), 염화나트륨(NaCl) 또는 염화칼륨(KCl) 등의 전해질 용매를 사용할 수 있다. 염화칼륨(KCl)의 경우 양이온과 음이온의 이온 이동도(mobility)의 차이가 거의 없는 특징을 갖는다. 챔버(10)의 외부에서 챔버(10) 내에 상기 용액을 주입 및 배출할 수 있는 주입부(미도시) 및 배출부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 챔버(10)는 미소한 용량을 가질 수 있으며, 어느 한 방향의 길이가 수 마이크로 미터의 치수를 가질 수 있다.The chamber 10 may be separated into the first region 12 and the second region 14 by the nano-pore membrane 20, and may be configured as separate chambers, respectively. The chamber 10 is for accommodating an electrolyte solution, and the first electrode 30 and the second electrode 40 are disposed in each of the first region 12 and the second region 14 of the chamber 10. The chamber 10 may be made of one or more materials of glass, polydimethylsiloxane (PDMS), and plastic. Chamber 10 may contain a solution comprising an electrolyte, which solution may be prepared in a fluid state and any conductive solvent may be used. In addition, when the switching device 100 is used for analyzing a specific sample, the solution may include a sample requiring analysis. The sample may be DNA, RNA, peptide or protein. The solution may be an electrolyte solvent such as hydrochloric acid (HCl), sodium chloride (NaCl) or potassium chloride (KCl). Potassium chloride (KCl) is characterized by almost no difference in the ion mobility (mobility) of the cation and anion. The apparatus may further include an injection unit (not shown) and a discharge unit (not shown) capable of injecting and discharging the solution into the chamber 10 outside the chamber 10. The chamber 10 may have a small capacity, and the length in either direction may have dimensions of several micrometers.

제1 전극(30)은 챔버(10)의 제1 영역(12)에 배치될 수 있고, 제2 전극(40)은 챔버(10)의 제2 영역(14)에 배치될 수 있다. 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)은 챔버(10) 내의 용액에 전압을 인가하여, 상기 용액 내의 이온을 유동시켜 결과적으로 전류의 흐름을 발생시킬 수 있다. 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)은 알루미늄(Al), 금(Au), 베릴륨(Be), 비스무트(Bi), 코발트(Co), 하프늄(Hf), 인듐(In), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 탄탈(Ta), 텔륨(Te), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 이들의 질화물, 및 이들의 실리사이드 중 어느 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)은 각각 단일층이거나 또는 복합층일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)은 은(Ag) 또는 염화은(AgCl)의 복합층일 수 있다. 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)은 동일한 물질을 포함하거나 또는 서로 다른 물질을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)은 나노 포어 막(20)에 근접하도록 배치될 수 있다.The first electrode 30 may be disposed in the first region 12 of the chamber 10, and the second electrode 40 may be disposed in the second region 14 of the chamber 10. The first electrode 30 and the second electrode 40 may apply a voltage to the solution in the chamber 10 to flow ions in the solution, resulting in the flow of current. The first electrode 30 and the second electrode 40 are aluminum (Al), gold (Au), beryllium (Be), bismuth (Bi), cobalt (Co), hafnium (Hf), indium (In), and manganese. (Mn), molybdenum (Mo), nickel (Ni), lead (Pb), palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), rhenium (Re), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), tellium (Te), titanium (Ti), tungsten (W), zinc (Zn), zirconium (Zr), nitrides thereof, and silicides thereof. The first electrode 30 and the second electrode 40 may each be a single layer or a composite layer. For example, the first electrode 30 and the second electrode 40 may be a composite layer of silver (Ag) or silver chloride (AgCl). The first electrode 30 and the second electrode 40 may be configured to include the same material or different materials. In addition, the first electrode 30 and the second electrode 40 may be disposed to be close to the nano-pore film 20.

나노 포어 막(20)은 도전층(21), 도전층(21)의 상측 및 하측의 절연층들(22a, 22b) 및 도전층(21)의 표면에 부착되어 나노 포어(25) 내에 위치하는 유기 화합물(23)을 포함한다. 나노 포어 막(20)은 중앙부에 형성된 나노 포어(25)를 포함하며, 나노 포어(25)는 나노 포어 막(20)을 관통한다. 도전층(21)은 금(Au)을 포함할 수 있고, 유기 화합물(23)은 티올(thiol)화된 단일 가닥 DNA(single stranded DNA, ssDNA)을 포함할 수 있다. 나노 포어 막(20)에 대해서는 도 2를 참조하여 하기에 상세히 설명한다.The nano pore film 20 is attached to the surface of the conductive layer 21, the insulating layers 22a and 22b above and below the conductive layer 21 and the conductive layer 21, and is positioned in the nanopore 25. Organic compound (23). The nano pore membrane 20 includes a nano pore 25 formed at a central portion, and the nano pore 25 penetrates through the nano pore membrane 20. The conductive layer 21 may include gold (Au), and the organic compound 23 may include thiolated single stranded DNA (ssDNA). The nano-pore membrane 20 will be described in detail below with reference to FIG. 2.

전기 신호부(100b)는 스위칭 소자(100a)의 외측에 배치되며, 제1 전극(30), 제2 전극(40) 및 나노 포어 막(20)의 도전층(21)에 전기적 신호, 예를 들어 전압을 입력할 수 있다. 또한, 전기 신호부(100b)는 제1 전극(30), 제2 전극(40) 및 나노 포어 막(20)의 도전층(21)으로부터 전기적 신호, 예를 들어 전류를 검출할 수 있다.The electrical signal unit 100b is disposed outside the switching element 100a and may be provided with an electrical signal, for example, to the conductive layer 21 of the first electrode 30, the second electrode 40, and the nanopore film 20. For example, you can enter a voltage. In addition, the electrical signal unit 100b may detect an electrical signal, for example, a current, from the conductive layer 21 of the first electrode 30, the second electrode 40, and the nanopore film 20.

나노 포어 막(20)의 도전층(21)에 인가되는 전압은 게이트 전압(VG), 제1 전극(30)에 인가되는 전압은 소스 전압(VS), 제2 전극(40)에 인가되는 전압은 드레인 전압(VD)으로 지칭할 수 있다. 전기 신호부(100b)는 도전성 부재, 예를 들어 도전성 와이어를 통해 나노 포어 막(20)의 도전층(21), 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 특히 도전층(21)과 연결되는 부분은 탐침(probe)(미도시)에 의해 연결될 수 있다. Voltage applied to the conductive layer 21 of the nano-pore film 20 is the gate voltage (V G ), the voltage applied to the first electrode 30 is applied to the source voltage (V S ), the second electrode 40 The voltage to be referred to as a drain voltage (V D ). The electrical signal unit 100b may be electrically connected to the conductive layer 21, the first electrode 30, and the second electrode 40 of the nanopore film 20 through a conductive member, for example, a conductive wire. In particular, the portion connected to the conductive layer 21 may be connected by a probe (not shown).

전기 신호부(100b)에 의해 인가되는 게이트 전압(VG), 소스 전압(VS) 및 드레인 전압(VD)에 의해 스위칭 소자(100a)는 이온 전계 트랜지스터(ionic field effect transistor, IFET)로 동작할 수 있다. 이온 전계 트랜지스터는 채널을 이동하는 캐리어들이 전자 또는 홀이 아닌 전해질 이온들이라는 점을 제외하고는 통상적인 반도체 전계 효과 트랜지스터와 그 원리가 유사하다. 따라서, 전자의 이동이 아닌 이온의 이동에 의한 이온 전류가 흐르게 되며 나노 포어(25)는 이온의 이동에 대한 채널로서 작용한다. 챔버(10) 내에 전해질 용액을 수용하는 경우, 이온화된 양이온 및 음이온이 챔버(10)에 인가되는 소스 전압(VS), 및 드레인 전압(VD)에 의해 어느 한 방향으로 이동할 수 있게 되며, 나노 포어 막(20)의 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)에 의해 트랜지스터의 온(on) 상태 및 오프(off) 상태를 제어할 수 있다. 또한, 스위칭 소자(100a)에서는 도전층(21)의 표면에 부착되어 나노 포어(25) 내로 위치하는 유기 화합물(23)에 의해 물리적인 스위칭도 가능하며, 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)에 의해서 유기 화합물(23)의 움직임을 제어하게 된다. 이에 대해서는 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 하기에 상세히 설명한다. By the gate voltage V G , the source voltage V S , and the drain voltage V D applied by the electrical signal part 100b, the switching element 100a is an ionic field effect transistor (IFE). It can work. Ion field transistors are similar in principle to conventional semiconductor field effect transistors except that the carriers traveling through the channel are electrolyte ions, not electrons or holes. Therefore, the ion current flows due to the movement of the ions, not the movement of the electrons, and the nanopores 25 serve as channels for the movement of the ions. When receiving the electrolyte solution in the chamber 10, the ionized cations and anions can be moved in either direction by the source voltage (V S ) and the drain voltage (V D ) applied to the chamber 10, The on state and the off state of the transistor may be controlled by the gate voltage V G applied to the conductive layer 21 of the nanopore film 20. In addition, in the switching device 100a, physical switching is also possible by the organic compound 23 attached to the surface of the conductive layer 21 and positioned in the nanopores 25, and a gate voltage applied to the conductive layer 21. The movement of the organic compound 23 is controlled by (V G ). This will be described in detail below with reference to FIGS. 3A to 4B.

도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 스위칭 소자를 구성하는 나노 포어 막 (20)의 구조를 도시하는 사시도이다.2 is a perspective view showing the structure of the nano-pore film 20 constituting the switching device according to the technical idea of the present invention.

도 2를 참조하면, 나노 포어 막(20)은 도전층(21), 도전층(21)의 상측 및 하측의 절연층들(22a, 22b) 및 나노 포어(25) 측면의 상기 도전층(21)에 부착되어 나노 포어(25) 내에 위치하는 유기 화합물(23)을 포함한다. 나노 포어(25)는 유기 화합물(23)을 포함한 원기둥 형상의 개구부 전체를 지칭한다. 나노 포어(25)는 상하측의 지름이 동일한 원기둥 형상이거나 또는 상하측의 지름이 상이한 원뿔대 형상일 수 있다. 나노 포어(25)는 지름이 80nm 이하일 수 있다. 다만, 유기 화합물(23)이 압전 폴리머(piezoelectric polymer)인 경우, 압전 폴리머 막의 형성 두께를 고려하여 나노 포어(25)를 더 크게 형성할 수도 있다. 나노 포어 막(20)을 구성하는 도전층(21) 및 절연층들(22a, 22b)의 두께는 수십 나노 미터일 수 있으며, 예를 들어 도전층(21)은 20nm 내지 40nm, 예를 들어 약 30nm의 두께를 가질 수 있고, 제1 절연층들(22a, 22b)은 각각 15nm 내지 25nm, 예를 들어 약 20nm의 두께를 가질 수 있다. Referring to FIG. 2, the nano-pore film 20 includes a conductive layer 21, insulating layers 22a and 22b above and below the conductive layer 21, and the conductive layer 21 on the side of the nano-pore 25. ) And an organic compound 23 positioned within the nanopores 25. Nano pore 25 refers to the entire cylindrical opening including the organic compound (23). The nano pores 25 may have a cylindrical shape having the same upper and lower diameters or a truncated conical shape having different upper and lower diameters. The nano pores 25 may have a diameter of 80 nm or less. However, when the organic compound 23 is a piezoelectric polymer, the nanopores 25 may be formed larger in consideration of the thickness of the piezoelectric polymer film. The thickness of the conductive layer 21 and the insulating layers 22a and 22b constituting the nanopore film 20 may be several tens of nanometers, for example, the conductive layer 21 may be 20 nm to 40 nm, for example about It may have a thickness of 30nm, the first insulating layers 22a, 22b may each have a thickness of 15nm to 25nm, for example about 20nm.

도전층(21)은 알루미늄(Al), 금(Au), 베릴륨(Be), 비스무트(Bi), 코발트(Co), 하프늄(Hf), 인듐(In), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 탄탈(Ta), 텔륨(Te), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 이들의 질화물, 및 이들의 실리사이드 중 어느 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 도전층(21)은 단일층이거나 또는 복합층일 수 있다.The conductive layer 21 includes aluminum (Al), gold (Au), beryllium (Be), bismuth (Bi), cobalt (Co), hafnium (Hf), indium (In), manganese (Mn), and molybdenum (Mo). , Nickel (Ni), lead (Pb), palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), rhenium (Re), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), tellurium (Te), titanium (Ti) , Tungsten (W), zinc (Zn), zirconium (Zr), nitrides thereof, and silicides thereof. The conductive layer 21 may be a single layer or a composite layer.

절연층들(22a, 22b)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON), 또는 고유전율(high-k) 유전물층 중 어느 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 절연층들(22a, 22b)은 단일층이거나 또는 복합층일 수 있다. 상기 고유전율(high-k) 유전물층은 알루미늄 산화물(Al2O3), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 이트륨 산화물(Y2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSixOy), 하프늄 산화물(HfO2), 하프늄 실리콘 산화물(HfSixOy), 란탄 산화물(La2O3), 란탄 알루미늄 산화물(LaAlxOy), 란탄 하프늄 산화물(LaHfxOy), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy), 및 프라세오디뮴 산화물(Pr2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The insulating layers 22a and 22b include any one or more of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), or high-k dielectric layers. can do. The insulating layers 22a and 22b may be a single layer or a composite layer. The high-k dielectric layer includes aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2) ), Zirconium silicon oxide (ZrSi x O y ), hafnium oxide (HfO 2 ), hafnium silicon oxide (HfSi x O y ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), lanthanum aluminum oxide (LaAl x O y ), lanthanum hafnium At least one of an oxide (LaHf x O y ), a hafnium aluminum oxide (HfAl x O y ), and a praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ) may be included.

유기 화합물(23)은 나노 포어(25)의 크기를 변화시킬 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속과 용이하게 결합되도록 티올화된 ssDNA가 도전층(21)의 표면에 부착될 수 있으며, 압전(piezoelectric) 특성을 가지는 압전 폴리머(polymer)가 부착될 수 있다. 상기 압전 폴리머는 PVDF-TrFE(polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene)과 같은 PVDF(polyvinylidene fluoride) 계열의 폴리머일 수 있다.As the organic compound 23, a material capable of changing the size of the nanopores 25 may be used. For example, thiolized ssDNA may be attached to the surface of the conductive layer 21 to be easily bonded to the metal, and a piezoelectric polymer having piezoelectric properties may be attached. The piezoelectric polymer may be a polyvinylidene fluoride (PVDF) -based polymer such as polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE).

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 기술적 사상에 따른 스위칭 소자가 동작하는 예시적인 방법을 설명하기 위한 나노 포어 막(20)의 단면도이다. 도전층(21)의 표면에 부착되어 나노 포어(25) 내로 위치하는 유기 화합물(23)로 ssDNA(23a)가 부착된 경우를 이용하여 예시적으로 설명한다.3A and 3B are cross-sectional views of a nano-pore film 20 for explaining an exemplary method of operating a switching device according to the spirit of the present invention. The case where the ssDNA 23a is attached to the organic compound 23 attached to the surface of the conductive layer 21 and positioned in the nanopores 25 will be described.

도 3a를 참조하면, 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)이 양의 값을 갖는 경우를 예시적으로 도시한다. ssDNA(23a)는 음전하를 가질 수 있다. DNA는 뉴클레오티드(nucleotide)들의 중합체이며, 뉴클레오티드는 5탄당, 인산 및 염기로 구성되어 있으며, 상기 인산기는 인산기를 구성하는 산소와 인과의 전기 음성도의 차이에 의해 음전하를 갖기 때문이다. 따라서, 도전층(21)에 양의 전압이 인가되는 경우, 도전층(21)에 부착된 ssDNA(23a)는 도전층(21)에 접촉하려는 경향을 보이게 될 것이며, 이에 의해 나노 포어(25)의 채널은 제1 크기(D1)를 갖게 된다. 제1 크기(D1)는 유기 화합물(23)을 제외한 나노 포어(25)의 크기와 유사할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a case in which the gate voltage V G applied to the conductive layer 21 has a positive value is illustrated. The ssDNA 23a may have a negative charge. DNA is a polymer of nucleotides (nucleotides), nucleotides are composed of pentose, phosphoric acid and base, because the phosphate group has a negative charge due to the difference in the electronegativity of oxygen and phosphorus constituting the phosphate group. Therefore, when a positive voltage is applied to the conductive layer 21, the ssDNA 23a attached to the conductive layer 21 will tend to contact the conductive layer 21, thereby causing the nanopores 25 The channel of has a first size D1. The first size D1 may be similar to the size of the nanopores 25 except for the organic compound 23.

도 3b를 참조하면, 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)이 음의 값을 갖는 경우를 예시적으로 도시한다. 상기의 경우와 반대로, ssDNA(23a)는 도전층(21)에서 멀어지려는 경향을 보이게 될 것이며, 이에 의해 나노 포어(25)의 채널은 제2 크기(D2)를 가지며, 이는 게이트 전압(VG)이 양의 값을 갖는 경우의 제1 크기(D1)와 비교하여 작은 값일 수 있으며, 10nm 이하의 크기를 가질 수 있으며 0에 가까울 수 있다.Referring to FIG. 3B, a case in which the gate voltage V G applied to the conductive layer 21 has a negative value is illustrated. Contrary to the above case, the ssDNA 23a will tend to move away from the conductive layer 21, whereby the channel of the nanopores 25 has a second magnitude D2, which is the gate voltage V It may be a small value compared to the first size (D1) when the G ) has a positive value, may have a size of less than 10nm and may be close to zero.

이와 같이, 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)을 조절하여 나노 포어(25) 의 채널 크기를 변화시킬 수 있다. 용액 내의 분석을 위한 시료 등이 포함되고, 상기 시료의 크기가 제1 크기(D1)보다 작고 제2 크기(D2)보다 큰 경우를 고려하기로 한다. 나노 포어(25)의 채널이 상기 제1 크기(D1)일 때는 상기 시료는 나노 포어(25)를 통과할 수 있으며 이를 온 상태라 한다. 나노 포어(25)의 채널이 제2 크기(D2)일 때는 상기 시료는 나노 포어(25)를 통과하지 못하며 이를 오프 상태라 한다. 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)의 변화에 따라, 상기 온 상태 및 오프 상태를 변화시킬 수 있으며, 시료의 이동을 조절할 수 있다. 이에 의해 상기 스위칭 소자의 물리적인 스위칭 동작이 가능하게 된다. As such, the channel size of the nanopores 25 may be changed by adjusting the gate voltage V G applied to the conductive layer 21. A sample for analysis in a solution is included, and the case where the size of the sample is smaller than the first size D1 and larger than the second size D2 will be considered. When the channel of the nano-pores 25 is the first size (D1), the sample may pass through the nano-pores 25, which is called an on state. When the channel of the nano-pores 25 is the second size (D2), the sample does not pass through the nano-pores 25 and is called off. According to the change in the gate voltage V G applied to the conductive layer 21, the on state and the off state can be changed and the movement of the sample can be controlled. This enables the physical switching operation of the switching element.

나노 포어(25)의 채널 크기는 두 가지 측면에서 변화시킬 수 있는데, 먼저 도전층(21)에 부착되는 ssDNA(23a)의 크기를 다르게 하여 나노 포어(25)의 채널 크기를 변화시킬 수 있다. ssDNA(23a)를 구성하는 뉴클레오티드의 수를 조절하면 약 0.34nm의 단위로 ssDNA(23a)의 길이를 변화시킬 수 있다. 다만, 나노 포어(25)의 크기에 비해 ssDNA(23a)의 길이가 긴 경우는 ssDNA(23a)의 움직임을 제한할 수 있으므로, 온/오프 상태의 전류를 측정하여 정류(rectifying) 능력을 최대화하는 ssDNA(23a)의 길이를 선택할 수 있다. 다음으로, 본 발명의 스위칭 소자의 도전층(21)에 인가하는 전압(VG)을 조절하여, 나노 포어(25)의 채널 크기를 능동적으로 변화시킬 수 있다. 이는 상술한 원리에 의해 이루어질 수 있으며, 이와 같은 나노 포어(25)의 채널 크기의 조절을 통해, DNA의 이동 조절을 통한 DNA의 분석 및 염기 서열의 분석을 통한 DNA 시퀀싱(sequencing)이 용이해질 수 있다.The channel size of the nano-pores 25 may be changed in two aspects. First, the channel size of the nano-pores 25 may be changed by changing the size of the ssDNA 23a attached to the conductive layer 21. By controlling the number of nucleotides constituting the ssDNA 23a, the length of the ssDNA 23a can be changed in units of about 0.34 nm. However, when the length of the ssDNA 23a is longer than the size of the nano-pores 25, the movement of the ssDNA 23a may be limited, thereby maximizing rectifying ability by measuring current in the on / off state. The length of the ssDNA 23a can be selected. Next, the channel size of the nanopores 25 may be actively changed by adjusting the voltage V G applied to the conductive layer 21 of the switching device of the present invention. This can be achieved by the above-described principle, and through the control of the channel size of the nano-pores 25, DNA sequencing through analysis of DNA and analysis of nucleotide sequences through DNA movement control can be facilitated. have.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기술적 사상에 따른 스위칭 소자가 동작하는 예시적인 방법을 설명하기 위한 나노 포어 막(20)의 단면도이다. 나노 포어 막(20)의 도전층(21)의 표면에 유기 화합물(23)로 압전 폴리머 막(23b)이 부착된 경우를 이용하여 예시적으로 설명한다.4A and 4B are cross-sectional views of the nano-pore film 20 for explaining an exemplary method of operating the switching device according to the spirit of the present invention. The case where the piezoelectric polymer film 23b is attached to the surface of the conductive layer 21 of the nanopore film 20 by the organic compound 23 will be exemplarily described.

압전 폴리머와 같은 압전 물질은 전기적 신호에 의해 기계적인 변형(strain)을 발생시킬 수 있으며, 이와 같은 현상을 역 압전 효과(reverse piezo effect)라 한다. 예를 들어, 압전 물질 양단에 전압차가 발생하는 경우, 특정 방향으로 길이가 증가될 수 있다. 본 실시예의 경우, 압전 폴리머 막(23b)의 이러한 역 압전 효과를 이용하며, 전압차가 발생하는 방향으로 변형이 발생되도록 단일축(uni-axial) 변형막을 사용할 수 있다.Piezoelectric materials, such as piezoelectric polymers, can cause mechanical strain by electrical signals, which is called the reverse piezo effect. For example, when a voltage difference occurs across the piezoelectric material, the length may increase in a specific direction. In the present embodiment, the reverse piezoelectric effect of the piezoelectric polymer film 23b is used, and a uni-axial strained film can be used so that deformation occurs in the direction in which the voltage difference occurs.

도 4a를 참조하면, 도전층(21)에 게이트 전압(VG)에 소정의 전압을 인가한 경우를 예시적으로 도시한다. 상기 소정의 전압은, 압전 폴리머 막(23b)의 도전층(21)과의 경계면인 내측면과 나노 포어(25) 방향으로의 외측면 사이에 전압차가 발생되지 않도록 하는 전압일 수 있으며, 0에 가까울 수 있다. 도전층(21)과의 경계면인 내측면의 전압은 인가되는 게이트 전압(VG)에 의해 결정되며, 나노 포어(25) 방향으로의 외측면의 전압은 스위칭 소자의 챔버 내의 전극에 인가되는 소스 전압(VS) 및 드레인 전압(VD)에 의해 결정될 수 있다. 게이트 전압(VG) 하에서, 압전 폴리머 막(23b)에는 변형이 일어나지 않으며, 나노 포어(25)의 채널은 제1 크기(D1)를 갖게 된다. Referring to FIG. 4A, a case where a predetermined voltage is applied to the conductive layer 21 to the gate voltage V G is illustrated. The predetermined voltage may be a voltage such that a voltage difference does not occur between an inner surface, which is an interface between the conductive layer 21 of the piezoelectric polymer film 23b, and an outer surface in the direction of the nanopores 25, and is set to zero. It may be close. The voltage on the inner side, which is the interface with the conductive layer 21, is determined by the gate voltage V G applied, and the voltage on the outer side in the direction of the nanopores 25 is the source applied to the electrode in the chamber of the switching element. voltage may be determined by (V S) and the drain voltage (V D). Under the gate voltage V G , no deformation occurs in the piezoelectric polymer film 23b, and the channel of the nanopores 25 has the first size D1.

도 4b를 참조하면, 도전층(21)에 다른 크기의 게이트 전압(VG)을 인가한 경우를 예시적으로 도시한다. 이 경우, 상기 전압은 압전 폴리머 막(23b)은 도전층(21)과의 경계면인 내측면과 나노 포어(25) 방향으로의 외측면, 즉 나노 포어(25) 내부와의 사이에 전압차가 발생되도록 하는 크기의 전압일 수 있다. 게이트 전압(VG) 하에서, 압전 폴리머 막(23b)은 변형될 수 있으며, 이에 의해 나노 포어(25)의 채널은 제1 크기(D1)에 비하여 일정 크기(?T)만큼 축소된 제2 크기(D2)를 갖게 된다. 제2 크기(D2)는 전압이 제1 크기(D1)와 비교하여 작은 값일 수 있으며, 0에 가까울 수 있다.Figure 4b see if, showing a case of applying a gate voltage (V G) of the same size in the conductive layer 21 by way of example. In this case, the voltage is a voltage difference between the inner surface of the piezoelectric polymer film 23b, which is an interface with the conductive layer 21, and the outer surface in the direction of the nano-pores 25, that is, inside the nano-pores 25. It may be a voltage of a magnitude that allows. Under the gate voltage V G , the piezoelectric polymer film 23b can be deformed, whereby the channel of the nanopores 25 is reduced in size by a certain size (? T) compared to the first size (D1). Will have (D2). The second magnitude D2 may have a smaller value than the first magnitude D1 and may be close to zero.

본 실시예에서는 압전 폴리머 막(23b)에 게이트 전압(VG)이 인가되면 그 크기가 증가되는 경우에 대하여 설명하였으나 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은 압전 폴리머 막(23b)에 게이트 전압(VG)이 인가되면 그 크기가 감소될 수 있는 경우도 포함할 수 있음을 이해할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the case in which the size of the gate voltage V G is increased when the gate voltage V G is applied to the piezoelectric polymer film 23b has been described. However, the present invention is not limited thereto. That is, it may be understood that the technical concept of the present invention may include a case in which the size of the gate voltage V G is applied to the piezoelectric polymer film 23b.

도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 것과 유사하게, 유기 화합물(23)로 압전 폴리머 막(23b)을 사용하는 경우에도, 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)을 조절하여 상술한 바와 같이 나노 포어(25)의 채널 크기를 변화시킬 수 있다. 용액 내의 분석을 위한 시료 등이 포함된 경우, 제1 크기(D1)일 때는 시료가 나노 포어(25)를 통과할 수 있으며 이를 온 상태라 하고, 제2 크기(D2)일 때는 나노 포어(25)를 통과하지 못하며 이를 오프 상태라 한다. 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)의 변화에 따라, 상기 온 상태 및 오프 상태를 변화시킬 수 있으며, 시료의 이동을 조절할 수 있다. 이에 의해 상기 스위칭 소자의 물리적인 스위칭 동작이 가능하게 된다. Similarly as described with reference to FIGS. 3A and 3B, even when the piezoelectric polymer film 23b is used as the organic compound 23, the gate voltage V G applied to the conductive layer 21 is controlled to be described above. As such, the channel size of the nanopores 25 may be changed. When a sample for analysis in the solution is included, the sample can pass through the nano-pores 25 when the first size (D1), it is called on, and when the second size (D2) nano-pores (25) Is not passed and is called off. According to the change in the gate voltage V G applied to the conductive layer 21, the on state and the off state can be changed and the movement of the sample can be controlled. This enables the physical switching operation of the switching element.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 기술적 사상에 따른 스위칭 소자를 제조하기 위한 예시적인 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.5A to 5E are cross-sectional views illustrating a process sequence for describing an exemplary method for manufacturing a switching device according to the spirit of the present invention.

도 5a를 참조하면, 기판(60) 상에 절연층(22b), 도전층(21) 및 절연층(22a)이 순서대로 적층된 적층막(20a)을 형성하고, 그 위에 제1 마스크층(70)을 적층한다. 상기 막들은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 등의 증착 방법을 이용하여 적층할 수 있다. 이어서, 기판(60)의 하면 및 상기 제1 마스크층(70) 상에 제2 마스크층들(80a, 80b)을 적층한다. 기판(60)은, 예를 들어 실리콘(Si) 기판일 수 있다. 제1 마스크층(70) 및 제2 마스크층들(80a, 80b)은 산화물, 질화물, 산질화물을 포함할 수 있다. 제1 마스크층(70)과 제2 마스크층들(80a, 80b)은 서로 다른 식각 선택비를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 마스크층(70)은 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있고, 제2 마스크층들(80a, 80b)은 실리콘 질화물(Si3N4)을 포함할 수 있다. 또는 이와 반대일 수 있다.Referring to FIG. 5A, a laminated film 20a in which an insulating layer 22b, a conductive layer 21, and an insulating layer 22a are stacked in order is formed on a substrate 60, and a first mask layer ( 70) is laminated. The films may be deposited using a deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) or reactive sputtering. Subsequently, second mask layers 80a and 80b are stacked on the bottom surface of the substrate 60 and the first mask layer 70. The substrate 60 may be, for example, a silicon (Si) substrate. The first mask layer 70 and the second mask layers 80a and 80b may include oxides, nitrides, and oxynitrides. The first mask layer 70 and the second mask layers 80a and 80b may include a material having different etching selectivity. For example, the first mask layer 70 may include silicon oxide (SiO 2 ), and the second mask layers 80a and 80b may include silicon nitride (Si 3 N 4 ). Or vice versa.

도 5b를 참조하면, 기판(60)을 식각하는 단계가 진행된다. 기판(60)의 하면의 제2 마스크층(80b)에 패턴을 형성한다. 별도의 마스크층(미도시)을 사용하여 패턴을 형성하고, 이를 이용하여 제2 마스크층(80b)을 식각하여 상기 패턴을 형성할 수 있다. 상기 식각은 반응성 이온 식각법(reactive ion etching, RIE)을 이용할 수 있다. 다음으로, 패턴된 하면의 제2 마스크층(80b)을 이용하여 기판(60)을 식각한다. 기판(60)의 식각은 수산화칼륨(KOH)를 이용한 비등방성 습식 식각법을 이용할 수 있다. 본 단계에서 기판(60)의 중앙부를 식각함으로써, 후 공정에서의 나노 포어(25, 도 5d 참조)의 형성이 용이해질 수 있다.Referring to FIG. 5B, the etching of the substrate 60 is performed. A pattern is formed in the second mask layer 80b on the lower surface of the substrate 60. A pattern may be formed using a separate mask layer (not shown), and the pattern may be formed by etching the second mask layer 80b. The etching may use reactive ion etching (RIE). Next, the substrate 60 is etched using the patterned second mask layer 80b. The substrate 60 may be etched using anisotropic wet etching using potassium hydroxide (KOH). By etching the central portion of the substrate 60 in this step, the formation of the nanopores 25 (see FIG. 5D) in a later process may be facilitated.

도 5c를 참조하면, 제2 마스크층(80a) 상에 포토 레지스트층(90)을 적층한 후, 전자빔 리소그래피(e-beam lithography)를 이용하여 나노 포어 형성을 위한 패턴을 형성한다. 포토 레지스트층(90)은 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA)을 포함할 수 있으며, 스핀 코팅(spin-coating)법에 의해 도포될 수 있다. 상기 패턴을 이용하여, 제2 마스크층(80a)을 식각하고, 포토 레지스트층(90)을 제거한다.Referring to FIG. 5C, after the photoresist layer 90 is stacked on the second mask layer 80a, a pattern for forming nanopores is formed by using electron beam lithography. The photoresist layer 90 may include poly methyl methacrylate (PMMA) and may be applied by spin-coating. Using the pattern, the second mask layer 80a is etched to remove the photoresist layer 90.

도 5d를 참조하면, 적층막(20a)의 중앙에 나노 포어(25)를 형성하는 2 단계 식각 공정이 진행된다. 먼저, 패턴이 형성된 제2 마스크층(80a)을 이용하여 제1 마스크층(70)을 식각한다. 상기 식각은 RIE를 이용할 수 있다. 다음으로, 패턴된 제1 마스크층(70)을 이용하여 적층막(20a)을 식각한다. 이에 의해 적층막(20a)의 중앙에 나노 포어(25)가 형성된다. 상기 식각은 RIE를 이용할 수 있으며, 집속 이온빔(focused ion beam, FIB)을 사용하여 나노 포어(25)를 형성할 수도 있다. 상기 나노 포어(25)는 100nm 이하의 지름을 가질 수 있다. 적층막(20a)은 추가적인 식각 공정을 통해 하부의 주변부에 존재하는 기판(60), 제1 마스크층(70) 및 제2 마스크층들(80a, 80b)을 제거할 수 있으며, 적층막(20a) 하부의 기판(60) 및 제2 마스크층(80b)의 잔존 부분을 포함한 상태로 소자의 제조에 사용될 수도 있다.Referring to FIG. 5D, a two-step etching process of forming the nanopores 25 in the center of the stacked layer 20a is performed. First, the first mask layer 70 is etched using the second mask layer 80a on which the pattern is formed. The etching may use RIE. Next, the laminated film 20a is etched using the patterned first mask layer 70. As a result, the nanopores 25 are formed in the center of the laminated film 20a. The etching may use RIE, and may form nanopores 25 using a focused ion beam (FIB). The nano pores 25 may have a diameter of 100 nm or less. The laminate layer 20a may remove the substrate 60, the first mask layer 70, and the second mask layers 80a and 80b existing in the peripheral portion of the lower portion through an additional etching process, and the laminate layer 20a may be removed. It may be used to manufacture the device in a state including the remaining portion of the lower substrate 60 and the second mask layer 80b.

도 5e를 참조하면, 도전층(21)의 표면에 유기 화합물(23)을 부착하여, 최종적으로 도 2의 나노 포어 막(20)이 형성된다. 유기 화합물(23)의 부착방법은 해당 물질마다 상이할 수 있다. Referring to FIG. 5E, the organic compound 23 is attached to the surface of the conductive layer 21 to finally form the nanopore film 20 of FIG. 2. The method of attaching the organic compound 23 may be different for each material.

유기 화합물(23)이 ssDNA인 경우, ssDNA는 티올기가 결합되도록 티올화할 수 있다. 티올기는 황(S)과 수소(H)로 구성된 작용기로, 티올화된 ssDNA의 설파이드(sulfide)기와 금속의 결합을 이용하여 도전층(21), 예를 들어 금(Au)에 부착이 용이하도록 하기 위함이다. 티올기가 결합된 ssDNA를 유기 용매에 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, 상기 혼합 용액에 나노 포어 막(20)을 담금으로써(dipping) 상기 ssDNA의 티올기가 도전층(21)의 표면에서 화학적 결합을 하면서 자기 정렬 및 자기 조립을 하여 부착될 수 있다. 이러한 방식에 의해 부착되는 ssDNA는 방향성 없이 불규칙적으로 부착된다. 도전층(21)에 별도의 스페이서(미도시) 유기 화합물을 더 부착하여 상기 ssDNA가 방향성을 갖고 배열되도록 할 수도 있다. 상기 스페이서(미도시)로 MCH(mercaptohexanol)가 사용될 수 있다. 도전층(21)에 부착된 상기 ssDNA에 상보적(complementary) ssDNA가 선택적으로 결합될 수 있으며, 이에 의해 DNA의 센싱(sensing) 또는 분석이 이루어질 수 있을 것이다.When the organic compound 23 is ssDNA, ssDNA can be thiolated so that a thiol group is bonded. The thiol group is a functional group composed of sulfur (S) and hydrogen (H), and is easily attached to the conductive layer 21, for example, gold (Au), by using a combination of a sulfide group and a metal of thiolated ssDNA. To do this. After mixing the thiol group-bonded ssDNA in an organic solvent to prepare a mixed solution, the thiol group of the ssDNA is chemically bonded on the surface of the conductive layer 21 by dipping the nanopore membrane 20 in the mixed solution. Can be attached by self-alignment and self-assembly. SsDNA attached in this manner is attached irregularly without orientation. A separate spacer (not shown) organic compound may be further attached to the conductive layer 21 so that the ssDNA is arranged in a directional manner. MCH (mercaptohexanol) may be used as the spacer (not shown). Complementary ssDNA may be selectively coupled to the ssDNA attached to the conductive layer 21, thereby sensing or analyzing DNA.

유기 화합물(23)은 압전 폴리머일 수 있으며, PVDF와 같은 압전 폴리머 막(23b)을 도전층(21)에 도포하여 형성할 수 있다. 예를 들어, PVDF-TrFE의 경우 PVDF-TrFE 분말을 DMSO(dimethyl sulfoxide)에 용해하여 도포할 수 있다. 상기 도포 공정 후, 경화처리 및 결정화 처리 과정을 통해 압전 폴리머 막(23b)이 형성된다. 형성되는 압전 폴리머 막(23b)의 두께는 수 마이크로일 수 있다.The organic compound 23 may be a piezoelectric polymer, and may be formed by applying a piezoelectric polymer film 23b such as PVDF to the conductive layer 21. For example, PVDF-TrFE may be applied by dissolving PVDF-TrFE powder in DMSO (dimethyl sulfoxide). After the coating process, the piezoelectric polymer film 23b is formed through a curing process and a crystallization process. The piezoelectric polymer film 23b formed may have a thickness of several micrometers.

다음으로, 추가적인 배치 공정이 진행되며, 도 1을 함께 참조하면, 나노 포어 막(20)을 챔버(10) 내에 배치한다. 나노 포어 막(20)에 의해 챔버(10)는 제1 영역(12) 및 제2 영역(14)으로 나누어질 수 있다. 챔버(10)는 전해질 용액을 수용할 수 있도록 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 유리, PDMS 및 플라스틱 중 어느 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 챔버(10)의 제1 영역(12) 및 제2 영역(14) 각각에 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)을 배치한다. 이에 의해 도 1의 스위칭 소자(100a)가 제조될 수 있다.Next, an additional placement process is performed, and referring to FIG. 1, the nano pore film 20 is disposed in the chamber 10. By the nano-pore film 20, the chamber 10 may be divided into a first region 12 and a second region 14. The chamber 10 may be made of any one or more materials of glass, PDMS, and plastic, as described above with reference to FIG. 1 to accommodate the electrolyte solution. The first electrode 30 and the second electrode 40 are disposed in each of the first region 12 and the second region 14 of the chamber 10. As a result, the switching device 100a of FIG. 1 may be manufactured.

도 6은 본 발명의 기술적 사상에 따른 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 장치를 이용하여 DNA와 같은 생체 분자를 분석하는 예시적인 과정을 도시하는 흐름도이다. 스위칭 장치는 생체 분자를 분석하는 용도로 사용될 수 있으며, 분석의 대상은 목적에 따라 DNA, RNA, 펩타이드(peptide) 또는 단백질과 같은 생체 분자일 수 있다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an exemplary process of analyzing a biomolecule such as DNA using a switching device using a nanopore structure according to the inventive concept. The switching device may be used for analyzing a biomolecule, and the subject of analysis may be a biomolecule such as DNA, RNA, peptide or protein, depending on the purpose.

도 6을 도 1과 함께 참조하면, 먼저 전기 신호부(100b)에서 스위칭 소자(100a)의 챔버(10) 내의 제1 전극(30), 제2 전극(40) 및/또는 나노 포어 막(20)의 전극층(21)에 일정 전압을 인가하는 단계(S110)가 진행된다. 예를 들어, 양의 게이트 전압(VG) 및 드레인 전압(VD)과 음의 소스 전압(VS)을 인가할 수 있다. 이에 의해, 챔버(10)의 용액 내의 생체 분자가 이동하는 단계(S115)가 진행되며, 챔버(10)의 제1 영역(12)에서 제2 영역(14)으로 생체 분자가 이동되도록 할 수 있다. 게이트 전압(VG)은 나노 포어 막(20)의 절연층들(22a, 22b)이 브레이크다운(breakdown) 되거나 누설 전류(leakage current)가 흐르지 않도록 1V 이하일 수 있으며, 본 단계(S110)에서는 게이트 전압(VG)에 별도의 전압을 인가하지 않을 수도 있다. Referring to FIG. 6 together with FIG. 1, first, the first electrode 30, the second electrode 40, and / or the nanopore film 20 in the chamber 10 of the switching device 100a in the electrical signal part 100b. In step S110, a predetermined voltage is applied to the electrode layer 21. For example, a positive gate voltage V G and a drain voltage V D and a negative source voltage V S may be applied. As a result, the step S115 of moving the biomolecule in the solution of the chamber 10 proceeds, and the biomolecule may be moved from the first region 12 of the chamber 10 to the second region 14. . The gate voltage V G may be 1 V or less so that the insulating layers 22a and 22b of the nano-pore film 20 do not breakdown or leak current, and in this step S110, the gate voltage V G is measured. A separate voltage may not be applied to the voltage V G.

다음으로, 전기 신호부(100b)에서 전기적 신호, 예를 들어 전류를 수신하고 분석하는 단계(S120)가 진행된다. 상기 전기적 신호는 이온의 흐름에 의해 발생하는 전류일 수 있다. 생체 분자가 나노 포어(25)를 통과하는 경우, 상술한 차단 신호가 발생하게 되어 생체 분자의 검출이 가능하며, 예를 들어 DNA 염기 서열의 시퀀싱이 가능하다. DNA의 검출이 인지된 경우, DNA의 분석을 위해 이동 속도를 느리게 하거나 정지하게 할 필요가 있을 수 있다.Next, an operation (S120) of receiving and analyzing an electrical signal, for example, a current, from the electrical signal unit 100b is performed. The electrical signal may be a current generated by the flow of ions. When the biomolecule passes through the nano-pores 25, the above-described blocking signal is generated to detect the biomolecule, and for example, sequencing of the DNA base sequence is possible. If detection of DNA is recognized, it may be necessary to slow down or stop the movement for analysis of DNA.

다음 단계에서, 나노 포어 막(20)의 도전층(21)에 인가되는 게이트 전압(VG)를 조절하는 단계(S130)가 진행된다. 상기 전류의 수신 및 분석 단계(S120)에서 신호를 통해 생체 분자를 검출한 후 분석을 위해, 스위칭 동작을 통해 생체 분자의 이동을 조절하기 위함이다. 본 단계(S130)에 의해 나노 포어(25)의 채널 크기를 변화시키고 용액 내의 생체 분자의 이동을 제어하는 단계(S135)가 수행된다. 예를 들어, 도전층(21)에 유기 화합물(23)로 ssDNA가 부착되어 있는 경우, 게이트 전압(VG)에 인가되는 전압의 크기에 따라서 나노 포어(25)의 채널 크기가 변화되며, 음의 전하를 갖는 DNA의 이동이 정지되거나 이동 속도가 줄어들도록 할 수 있다. 이에 의해, 용액에 포함된 생체 분자가 나노 포어(25)를 통과할 때, 나노 포어(25) 내의 정전기적 상호 작용(electrostatic interaction) 또는 기하학적인 제한 등의 요소들에 의한 에너지 장벽(energy barrier)이 변화될 수 있다. 따라서, 생체 분자의 분석을 위한 통과 여부 및 통과 시간의 확보가 가능하다. In a next step, step S130 of adjusting the gate voltage V G applied to the conductive layer 21 of the nano-pore film 20 is performed. This is to control the movement of the biomolecule through a switching operation for analysis after detecting the biomolecule through a signal in the step of receiving and analyzing the current (S120). In step S130, the channel size of the nanopores 25 is changed and the movement of the biomolecules in the solution is controlled (S135). For example, when ssDNA is attached to the conductive layer 21 as the organic compound 23, the channel size of the nanopores 25 is changed according to the magnitude of the voltage applied to the gate voltage V G. The transfer of DNA with a charge can be stopped or the rate of movement can be reduced. As a result, when the biomolecules contained in the solution pass through the nanopores 25, energy barriers due to elements such as electrostatic interaction or geometric limitations in the nanopores 25 may occur. This can be changed. Therefore, it is possible to secure the passage time and the passage time for the analysis of the biomolecule.

생체 분자의 이동을 제어하면서 다시 전류의 수신 및 분석 단계(S120)를 통해 생체 분자의 분석이 수행되며, 게이트 전압(VG)를 조절하며(S130) 나노 포어(25)의 채널 크기를 다시 변화시켜 생체 분자의 이동을 제어(S135)하고 전류의 수신하고 분석(S120)하는 과정이 반복될 수 있다.While controlling the movement of the biomolecules, the analysis of the biomolecules is performed again through the step of receiving and analyzing current (S120), adjusting the gate voltage (V G ) (S130), and changing the channel size of the nanopores 25 again. The process of controlling the movement of the biomolecule (S135) and receiving and analyzing the current (S120) may be repeated.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.

10 : 챔버 12 : 챔버의 제1 영역
14 : 챔버의 제2 영역 20 : 나노 포어 막
20a : 적층막 21 : 도전층
22a, 22b : 절연층 23 : 유기 화합물
23a : ssDNA 23b : 압전 폴리머
25 : 나노 포어 30 : 제1 전극
40 : 제2 전극 60 : 기판
70 : 제1 마스크층 80a, 80b : 제2 마스크층
90 : 포토 레지스트층 100a : 스위칭 소자
100b : 전기 신호부 10 chamber 12 first region of chamber
14 second region of chamber 20 nanopore membrane
20a: laminated film 21: conductive layer
22a, 22b: insulating layer 23: organic compound
23a: ssDNA 23b: Piezoelectric Polymer
25 nanopore 30 first electrode
40: second electrode 60: substrate
70: first mask layer 80a, 80b: second mask layer
90 photoresist layer 100a switching element
100b: electric signal part

Claims (10)

제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 챔버;
상기 제1 영역에 위치하는 제1 전극;
상기 제1 전극에 대향하여 상기 제2 영역에 위치하는 제2 전극; 및
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 사이에 위치하고, 도전층, 상기 도전층의 상측 및 하측에 적층된 절연층들, 상기 도전층 및 상기 절연층들을 관통하며 상기 도전층 및 상기 절연층들을 노출시키는 나노 포어, 및 상기 도전층의 표면에 부착되어 나노 포어 내에 위치하는 유기 화합물을 포함하는 나노 포어 막;을 포함하고,
상기 유기 화합물은 상기 도전층에 인가되는 전압에 따라 상기 나노 포어의 채널 크기를 변화시키는 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자.A chamber comprising a first region and a second region;
A first electrode positioned in the first region;
A second electrode positioned in the second region opposite the first electrode; And
Located between the first electrode and the second electrode, the conductive layer, the insulating layers stacked above and below the conductive layer, penetrate the conductive layer and the insulating layers and expose the conductive layer and the insulating layers. It comprises a nano-pore, and a nano-pore film including an organic compound attached to the surface of the conductive layer and positioned in the nano-pore;
The organic compound switching device using a nano-pore structure, characterized in that for changing the channel size of the nano-pore according to the voltage applied to the conductive layer. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 도전층은 금(Au)을 포함하고,
상기 유기 화합물은 티올기(thiol)가 결합된 단일 가닥 DNA(ssDNA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자.The method according to claim 1,
The conductive layer includes gold (Au),
The organic compound switching device using a nano-pore structure comprising a single-stranded DNA (ssDNA) bonded to a thiol group (thiol). 제1 항에 있어서,
상기 유기 화합물은 압전 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자.The method according to claim 1,
The organic compound switching device using a nano-pore structure, characterized in that containing a piezoelectric polymer. 제1 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 상기 도전층, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 의하여 이온 전계 트랜지스터로 동작하는 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자.The method according to claim 1,
The switching device is a switching device using a nano-pore structure, characterized in that for operating the ion field transistor by the voltage applied to the conductive layer, the first electrode and the second electrode. 제1 항에 있어서,
상기 나노 포어는 상하측의 지름이 동일한 원기둥 형상이거나 또는 상하측의 지름이 상이한 원뿔대 형상인 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자. The method according to claim 1,
The nano-pore is a switching device using a nano-pore structure, characterized in that the cylindrical shape of the same diameter of the upper and lower sides or the truncated conical shape of the diameter of the upper and lower sides. 제1 항, 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 스위칭 소자; 및
상기 스위칭 소자의 상기 도전층, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어, 전기적 신호를 주고받는 전기 신호부;를 포함하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 장치.The switching device according to any one of claims 1 to 3; And
And an electrical signal unit electrically connected to the conductive layer, the first electrode, and the second electrode of the switching element to transmit and receive an electrical signal. 나노 포어를 포함하는 나노 포어 막을 형성하는 단계; 및
상기 나노 포어가 형성된 상기 나노 포어 막의 양측에 전극이 내장된 챔버를 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 나노 포어막을 형성하는 단계는,
기판 상에 절연층, 도전층 및 절연층을 순차적으로 적층하여 적층막을 형성하는 단계;
상기 적층막이 노출되도록 상기 기판의 중앙부를 제거하는 단계;
상기 적층막을 제거하여 상기 적층막을 관통하는 나노 포어를 형성하는 단계; 및
상기 나노 포어 내에 위치하도록 상기 도전층에 유기 화합물을 부착하는 단계;
를 포함하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자 제조 방법.Forming a nano-pore film comprising nano-pores; And
And arranging chambers in which electrodes are embedded at both sides of the nanopore film in which the nanopores are formed.
Forming the nano-pore film,
Sequentially forming an insulating layer, a conductive layer, and an insulating layer on the substrate to form a laminated film;
Removing a central portion of the substrate to expose the laminated film;
Removing the laminated film to form nanopores penetrating the laminated film; And
Attaching an organic compound to the conductive layer to be positioned in the nanopores;
Switching device manufacturing method using a nano-pore structure comprising a. 제8 항에 있어서,
상기 유기 화합물을 부착하는 단계는,
상기 나노 포어 둘레의 상기 도전층에 티올기가 결합된 ssDNA를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자 제조 방법.The method of claim 8,
Attaching the organic compound,
Method of manufacturing a switching device using a nano-pore structure comprising the step of attaching a thiol group bonded ssDNA to the conductive layer around the nano-pore. 제8 항에 있어서,
상기 유기 화합물을 부착하는 단계는,
상기 나노 포어 둘레의 상기 도전층에 PVDF를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 포어 구조를 이용한 스위칭 소자 제조 방법.The method of claim 8,
Attaching the organic compound,
The method of manufacturing a switching device using a nano-pore structure comprising the step of applying PVDF to the conductive layer around the nano-pore.
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