KR20230001375A - 나노튜브 반도체 소자 및 이를 포함하는 전단력 센서 - Google Patents

나노튜브 반도체 소자 및 이를 포함하는 전단력 센서 Download PDF

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이규철
오홍석
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 개시는 수직형 반도체 소자 및 이를 포함하는 전단력 센서에 관한 것으로, 반도체 소자는 기판, 기판 상에 배치된 나노튜브 및 나노튜브 측면에 접하는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 반도체 소자는 가해진 전단력에 의해 휘거나 구부러진 나노튜브 내에 전하 분포 변화를 센싱하여 역으로 가해진 전단력을 연산해낼 수 있는 전단력 센서를 제공한다.

Description

나노튜브 반도체 소자 및 이를 포함하는 전단력 센서{A NANOTUBE SEMICONDUCTOR DEVICE AND A SHEAR FORCE SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 개시는 나노튜브 반도체 소자 및 이를 포함하는 전단력 센서에 관한 것이다.
최근에 나노로드(nano-rod) 또는 나노튜브(nano-tube) 등의 나노구조 등을 포함하는 압전 소자 등을 이용한 압력 센서가 개발되고 있다. 이러한 압력 센서들은 복수 개의 나노구조를 포함하여 센서 자체가 큰 부피를 가진다. 또한, 나노구조 상에 가해진 압력을 측정하는데, 이는 수직방향의 힘 성분만을 측정하는데 그치고, 기판에 수평한 전단력에 대한 측정은 마땅치 않은 상황이다. 특히, 기존의 전단력 측정은 복수 개의 나노구조가 포함된 압력 센서를 전단력 방향에 맞도록 수직으로 세워둔 것에 불과하여 그 측정 기반은 압력 센서와 동일하다고 볼 수 있다.
본 개시는 나노튜브 반도체 소자 및 이를 포함하는 전단력 센서를 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자는 기판, 기판 상에 수직으로 배치된 나노튜브 및 나노튜브 측면에 배치된 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
또한, 나노튜브는 기판에서 멀어짐에 따라 지름이 감소하는 원통형 구조일 수 있다.
예를 들어, 나노튜브는 1 nm 내지 1000 nm의 지름을 가지며, 또는 1 nm 내지 10 nm의 두께를 가지며, 또는 10 nm 내지 100 um의 높이를 가질 수 있다.
예를 들어, 나노튜브의 종횡비는 1:1 내지 1:1000일 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 전극은 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 제1 전극은 가해진 전단력의 제1 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하고, 제2 전극은 가해진 전단력의 제2 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하며, 제1 방향은 나노튜브의 중심을 기준으로 제1 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 방향이며, 제2 방향은 나노튜브의 중심을 기준으로 제2 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나 또는 반평행한 방향일 수 있다.
또한, 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직이며, 가해진 전단력의 2차원 방향 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 전극은 나노튜브와 직접 접하며, 나노튜브와 직접 접하는 영역의 전압 센싱에 사용되며, 센싱된 전압은 전단력 연산에 이용될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 나노튜브의 하부에 배치되는 제3 전극을 더 포함하며, 제3 전극은 소스 전극일 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 전극과 나노튜브가 겹치는 영역의 전류 센싱에 사용되며, 센싱된 전류는 전단력 연산에 이용될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 나노튜브의 상부에 제4 전극을 더 포함하며, 제4 전극은 드레인 전극일 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 전극은 나노튜브의 일 영역에 접하는 일 전극을 포함하며, 전단력의 일 방향 성분을 측정하기 위해 일 전극이 게이트 전극으로 사용되며, 일 방향은 나노튜브의 중심을 기준으로 일 영역까지의 방향과 평행하거나(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 방향일 수 있다.
또한, 적어도 하나의 나노튜브와 적어도 하나의 전극 사이에 절연체를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 전단력 센서는 적어도 하나의 나노튜브 및 적어도 하나의 나노튜브 각각은 측면에 배치된 적어도 하나의 전극을 포함하는 반도체 소자 및 프로세서는 적어도 하나의 전극을 통해 센싱된 전하 분포 변화를 이용하여 반도체 소자에 가해진 전단력을 연산하는 프로세서를 포함할 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 나노튜브는 기판 상에 수직으로 배치될 수 있다.
또한, 나노튜브는 기판에서 멀어짐에 따라 지름이 감소하는 원통형 구조일 수 있다.
예를 들어, 나노튜브는 1 nm 내지 1000 nm의 지름을 가지며, 또는 1 nm 내지 10 nm의 두께를 가지며, 또는 10 nm 내지 100 um의 높이를 가질 수 있다.
예를 들어, 나노튜브의 종횡비는 1:1 내지 1:1000일 수 있다.
또한, 적어도 하나의 전극은 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 제1 전극은 가해진 전단력의 제1 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하고, 제2 전극은 가해진 전단력의 제2 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하며, 제1 방향은 나노튜브의 중심을 기준으로 제1 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 방향이며, 제2 방향은 나노튜브의 중심을 기준으로 제2 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나 또는 반평행한 방향일 수 있다.
그리고, 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직이며, 가해진 전단력의 2차원 방향 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자는 단일 나노튜브로 전단력을 측정할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자는 다양한 소자 동작 방식에 적용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자를 포함하는 전단력 센서는 기존 센서보다 크기가 작은 전단력 센서를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자는 종횡비 조절이 가능하며, 종횡비가 큰 구조는 전단력에 민감할 수 있어, 고감도의 전단력 센서에 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자를 포함하는 전단력 센서는 여러 방향 전극을 포함함으로써, 전단력의 방향을 정밀하게 측정할 수 있다.
도 1a은 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1b는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자에 화살표 방향으로 전단력을 가한 것을 나타낸 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자의 위에서 바라본 평면도를 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3e는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자에 배치된 여러 전극 형상의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 전단력 센서를 나타내는 블럭도이다.
도 5a는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자가 쇼트키 다이오드로 구성된 것을 나타낸 도면이다.
도 5b는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자가 쇼트키 트랜지스터로 구성된 것을 나타낸 도면이다.
도 5c는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자가 MIS(Metal Insulator Semiconductor) 트랜지스터로 구성된 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 마찬가지로, “하부” 나 “아래”라고 기재된 것은 접촉하여 바로 밑에 있는 것뿐 만 아니라 비접촉으로 아래에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 개의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
“연결”의 의미는 물리적 연결은 물론, 광학적 연결, 전기적 연결 등을 포함할 수 있다.
또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1a은 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도를 나타낸 것이고, 도 1b는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자에 전단력을 가한 것을 나타낸 단면도를 나타낸 것이다. 도 2는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자의 위에서 바라본 평면도를 나타낸 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)는 기판(50), 기판(50) 상에 배치된 나노튜브(100), 나노튜브(100) 측면에 배치된 적어도 하나의 전극(200)을 포함할 수 있다. 기판(50) 상에 배치된 나노튜브(100)는 기판(50) 상에 수직으로 배치될 수 있으며, 기판(50)과 수평한 전단력(shear force)이 나노튜브(100)에 가해졌을 때, 나노튜브(100)는 구부러지거나 휠 수 있는 탄성력을 가질 수 있다. 나노튜브(100)에 가해진 전단력에 의해 나노튜브(100)가 구부러지거나 휠 경우, 압전 효과 및/또는 변전효과에 의해 나노튜브(100) 안의 전하 분포에 변화가 생길 수 있고, 반도체 소자(10)의 적어도 하나의 전극(200)은 이러한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다. 전하 분포 변화를 센싱함에 따라 전단력의 방향 및 크기를 측정할 수 있으며, 반도체 소자(10)는 전단력 센서로 사용될 수 있다.
기판(50)은 단결정 기판, 2차원 소재 기판 등 다양한 기판일 수 있다. 또한, 기판(50)은 플렉서블(flexible) 기판, 및/또는 투명한 기판일 수도 있다. 예를 들어, 나노튜브(100)가 플렉서블 기판에 배치된다면 반도체 소자(10)는 유연 소자로 활용될 수 있고, 투명 기판에 배치된다면 반도체 소자(10)는 투명 소자로 활용될 수 있다. 기판(50)은 실리콘, 사파이어, 또는 질화갈륨 등 결정학적으로 단결정 상을 가진 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 물질에 한정되지 않고 비정질 및/또는 다결정 나노 물질이 사용될 수 있다. 반도체 소자(10)가 단결정 상을 가진 물질을 포함하는 단결정 기판을 포함한다면 나노튜브(100)을 단결정으로 에피성장(epitaxial growth)하는 것이 가능할 수 있다. 단결정 상을 가진 물질은 압전효과 및 변전 효과가 높아 전단력 등에 대한 반응 민감도가 더 높을 수 있으므로, 전단력을 측정하는 반도체 소자(10)는 단결정 기판을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
기판(50) 상으로 배치된 나노튜브(100)는 나노 크기를 가질 수 있으며, 기판(50)과 나노튜브(100) 사이의 접합 사이즈 또한 나노 크기를 가질 수 있다. 기판(50)은 단결정 기판 이외에 다결정 기판, 2차원 나노 물질 기판 등일 수 있다. 특히, 2차원 나노 물질을 기판(50)으로 사용할 경우, 반도체 소자(10)를 기계적으로 박리한 후, 임의의 다른 기판(플라스틱, 유리 등)에 전사할 수 있어, 유연 소자 및/또는 투명 소자 등에 활용할 수 있다. 반도체 소자(10) 형성 후 기판(50)은 제거될 수도 있다.
나노튜브(100)는 기판(50) 상에 배치될 수 있으며, 기판(50)에 수직으로 배치될 수 있다. 나노튜브(100)의 종횡비 중 작은 길이의 단면이 기판(50)과 접하도록 배치되며, 긴 길이의 단면이 기판(50)과 수직하도록 배치될 수 있다. 나노튜브(100)는 기판(50)에서 멀어짐에 따라 지름이 감소하는 원통형 구조일 수 있으며, 지름이 일정하게 유지되는 원통형 구조일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 기판(50)에서 멀어짐에 따라 지름이 일정할 수도 있고, 지름이 증가할 수도 있으며, 증감을 반복할 수도 있다. 나노튜브(100)는 대략 1 nm 내지 1000 nm의 지름을 가질 수 있으며, 및/또는 대략 1 nm 내지 10 nm의 두께를 가질 수 있으며, 및/또는 대략 10 nm 내지 100 um의 높이를 가질 수 있다. 나노튜브(100)는 1:1 내지 1:10000의 종횡비를 가질 수 있으며, 바람직하게는 1:1 내지 1:100의 종횡비를 가질 수 있다. 반도체 소자(10)의 나노튜브(100) 종횡비가 커짐에 따라, 작은 전단력에도 나노튜브(100)의 변형이 커질 수 있으므로, 반도체 소자(10)는 높은 민감도를 가질 수 있다. 또한, 반도체 소자(10)가 큰 종횡비를 가지는 나노튜브(100)를 포함한다면, 반도체 소자(10)를 고감도의 전단력 센서로 사용될 수 있다.
나노튜브(100)는 단수 개 배치될 수 있으며, 복수 개 배치될 수 있다. 나노튜브(100)가 단수 개 배치되더라도 반도체 소자(10)는 전단력의 크기 및 방향을 측정할 수 있어, 반도체 소자(10) 자체의 크기 또는 반도체 소자(10)를 포함하는 전단력 센서의 크기는 나노 크기 정도로 작을 수 있다. 나노튜브(100)가 복수 개 배치된다면, 인접한 나노튜브(100) 사이의 거리는 약 10 nm 내지 10 um일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 나노튜브(100)가 배치될 수 있다. 또한, 인접한 나노튜브(100) 사이의 거리는 나노튜브(100)의 지름에 비례할 수 있다. 예를 들어, 나노튜브(100) 지름이 10 nm 이면 인접한 나노튜브(100) 사이의 20 nm일 수 있고, 나노튜브(100) 지름이 100 nm이면 인접한 나노튜브(100) 사이의 거리는 200 nm일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 나노튜브(100) 지름이 커지더라도 인접한 나노튜브(100) 사이의 거리는 일정할 수 있다.
나노튜브(100)는 탄성력을 가질 수 있으며, 기판(50)과 수평 방향인 전단력이 나노튜브(100)에 가해지면, 이에 따라 전단력 방향으로 구부러지거나 휠 수 있다. 나노튜브(100)는 구부러지거나 휨에 따른 형상 변형에 의해 압전효과 및/또는 변전효과가 큰 물질을 포함할 수 있다. 나노튜브(100)가 가해진 전단력에 의해 구부러지거나 휘면, 나노튜브(100) 안의 전하 분포가 변화될 수 있다. 이러한 전하 분포 변화에 따라 비대칭적 전하 분포가 발생할 수 있으며, 이는 압전효과 및/또는 변전효과에 의해 기인된 것일 수 있다. 비대칭적 전하 분포는 가해진 전단력의 크기와 방향에 따라 결정될 수 있다. 도 1b에 따르면, 전단력의 방향(화살표 방향)을 따라 나노튜브(100)가 구부러지거나 휠 수 있으며, 이 경우 전단력의 오른쪽 단면과 왼쪽 단면이 각각 다른 전하를 띨 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자의 적어도 하나의 전극(200)은 나노튜브(100) 측면에 배치될 수 있으며, 직접 접하며 배치될 수 있다. 전극(200)이 복수 개인 경우, 전극(200) 각각은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 전극(200)은 전단력이 가해져 구부러지거나 휜 나노튜브(100)의 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(210)이 나노튜브(100)의 제1 측면(S1)에 배치된다면, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 측면(S1)까지의 방향 및 상기 방향과 반평행(또는 180도 회전 방향)인 방향의 전단력을 센싱할 수 있다. 전하 분포 변화에 따른 전압 또는 전류 변화 등을 측정하여 전단력의 크기를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 나노튜브(100)에 가해진 전단력이 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 측면(S1)까지의 방향에 대한 양의 성분을 갖는다면, 제1 전극(210)의 전압 또는 전류가 증가 또는 감소할 수 있으며, 나노튜브(100)에 가해진 전단력이 상기 방향에 반평행인 방향에 대한 양의 성분을 갖는다면 제1 전극(210)의 전압 또는 전류가 감소 또는 증가할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 나노튜브(100)의 서로 다른 측면에 복수 개의 전극(200)이 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1b와 같이 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 같은 직선 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 180도 회전대칭일 수 있다. 제1 전극(210)이 나노튜브(100)의 제1 측면(S1)에 배치된다면, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 측면(S1)까지의 방향 및 상기 방향과 반평행인 방향의 전단력을 센싱할 수 있다. 여기서, 상기 반평행인 방향은 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제2 전극(220)이 배치된 제2 측면(S2) 방향일 수 있다. 제2 전극(220)도 상기 두 방향의 전단력을 센싱할 수 있다. 상기 예의 경우, 반도체 소자(10)는 나노튜브(100)에 제1 전극(210)이 접하며 배치되는 반도체 소자(10) 또는 나노튜브(100)에 제2 전극(220)이 접하며 배치되는 반도체 소자(10)와 같이 전단력의 방향을 일차원적으로 분해할 수 있다. 다만, 단수 개의 전극(200)이 배치되는 것보다, 상기 예는 더 높은 분해능을 가질 수 있으며, 즉, 도 1b와 같이 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 배치되는 경우 상기 서로 반평행한 방향의 전단력을 정밀히 분해할 수 있다.
제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 같은 직선 상에 배치되지 않을 수도 있다. 예를 들면, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 기판(50) 평면 상에서 수직으로 배치될 수 있다. 제1 전극(210)이 x 방향을 따라 배치되며, 제2 전극(220)이 y 방향을 따라 배치된다고 하면, 제1 전극(210)은 전단력의 x 방향 성분 또는 -x 방향 성분을 센싱할 수 있고, 제2 전극(220)은 y 방향 성분 또는 -y 방향 성분을 센싱할 수 있다. 다시 말하면, 반도체 소자(10)의 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 같은 직선 상에 배치되지 않은 경우, 반도체 소자(10)는 전단력의 방향을 2차원적으로 분해할 수 있다. 2차원 내의 전단력 방향은 기판(50)에 수평한 방향에 포함될 수 있다. 반도체 소자(10)가 전단력의 방향을 2차원적으로 분해하기 위해서 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 수직일 필요는 없다. 예를 들어, 반도체 소자(10)를 위에서 바라본 평면도의 기준으로 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 45도의 각도를 이루며 배치될 수 있다. 이 때, 제1 전극(210)은 전단력의 x 방향 성분을 센싱하고, 제2 전극(220)은 전단력의 x 방향과 45도 각도를 이룬 방향의 성분을 센싱할 수 있으며, 상기 두 방향을 기저(basis)로 전단력의 방향을 2차원적으로 분해할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)에 둘 이상의 전극(200)이 배치될 수 있으며, 배치된 전극(200) 수가 증가함에 따라 전단력의 방향 분해능을 더 높일 수 있다. 즉, 전단력의 2차원 방향을 더 정밀하게 분해하여 측정할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)의 전극(200)의 폭은 나노튜브(100)의 최장 지름과 같거나 최장 지름보다 작을 수 있다. 예를 들어, 전극(200)의 폭은 1 nm 내지 1000 nm 일 수 있다. 전극(200)의 폭이 작아질수록 나노튜브(100)에 가해진 전단력의 방향을 더 정밀하게 측정할 수 있다. 예를 들면, 전극(200)의 폭이 작다면, 나노튜브(100)에 더 많은 수의 전극(200)을 배치할 수 있어 전단력의 방향을 더 정밀하게 측정할 수 있다. 다른 면에서는, 전극(200)의 폭이 작아질수록 미세한 각도 차이의 전단력이 구별 또는 분해될 수 있으므로 전단력의 방향을 더 정밀하게 측정할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)의 제1 전극(210)은 나노튜브(100)의 전하 분포 변화를 센싱할 수 있으며, 가해진 전단력의 제1 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다. 여기서 제1 방향은 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 전극(210)이 배치된 나노튜브(100)의 제1 측면(S1)까지의 방향 또는 그에 반평행한 방향일 수 있다. 제1 전극(210)은 나노튜브(100)의 제1 측면(S1)의 전압 또는 전류 등을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 전단력이 제1 방향 성분을 포함한다면, 제1 전극(210)의 전압은 전단력이 가해지지 않은 경우보다 가해진 경우가 더 높을 수 있다. 이는 전단력이 가해진 나노튜브(100)가 구부러지거나 휘면서 압전 및/또는 변전효과에 의해 비대칭적 전하 분포가 발생되기 때문이다. 적어도 하나 이상의 전극(200)이 그 전극(200)이 붙은 나노튜브(100)의 측면의 전압 또는 전류 변화 등을 센싱함에 따라 가해진 전단력의 방향 및 크기가 센싱될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 전단력은 제1 방향(화살표 방향)으로 나노튜브(100)에 가해질 수 있으며, 이 때 제1 방향은 나노튜브(100)의 중심을 기준으로 제1 전극(210)까지의 방향일 수 있다. 전단력에 의해 휘어지거나 구부러진 나노튜브(100) 내의 전하 분포가 변화되면서, 나노튜브(100)가 정상 상태인 경우보다 증가한 전압이 제1 전극(210)에서 센싱될 수 있다. 또한, 제2 나노튜브(100)가 정상 상태인 경우보다 감소한 전압이 제2 전극(220)에서 센싱될 수 있다. 각각 변화한 전압은 제1 전극(210) 및/또는 제2 전극(220)에서 센싱될 수 있으며, 이를 통해 전단력의 제1 방향 성분의 크기 또한 센싱될 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)에 배치된 여러 전극(200) 형상의 평면도를 나타낸 것이다.
도 3a을 참조하면, 반도체 소자(10)는 일 나노튜브(100)와 제1 전극(210)을 포함할 수 있다. 일 전극은 x축을 향해 배치되었다고 할 수 있으며, 제1 전극(210)은 가해진 전단력의 x축 방향 성분에 대한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다. 도 3a에 따른 반도체 소자(10)는 가해지는 전단력의 일 방향만을 측정할 때 유용할 수 있다. 도 2의 반도체 소자(10)와 비교하면, 도 2의 반도체 소자(10)는 도 3a의 반도체 소자(10)보다 전단력의 x축 방향을 더 정밀하게 측정할 수 있다. 즉, 도 2의 반도체 소자(10)가 도 3a의 반도체 소자(10)보다 전단력의 x축 방향에 대한 분해능이 높다고 할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 반도체 소자(10)는 일 나노튜브(100)와 제1 전극 및 제2 전극(210,220)을 포함한다. 두 전극(210,220)은 나노튜브(100) 중심을 기준으로 수직으로 배치되었다고 할 수 있으며, 일 나노튜브(100)는 전단력의 x축 방향 성분에 대한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있으며, 다른 나노튜브(100)는 전단력의 y축 방향 성분에 대한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다. 따라서, 도 3b의 반도체 소자(10)는 전단력의 방향을 2차원적으로 분해하여, 기판(50)에 수평한 전단력의 방향을 센싱할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 반도체 소자(10)는 제1 나노튜브 및 제2 나노튜브(110,120)와 제1 전극(210) 및 제2 전극(210,220)을 포함한다. 제1 나노튜브 및 제2 나노튜브(110,120)의 지름, 높이, 두께는 거의 동일할 수 있다. 제1 나노튜브(110)에 배치된 제1 전극(210)은 전단력의 x축 방향 성분에 대한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있으며, 제2 나노튜브(120)에 배치된 제2 전극(220)은 전단력의 y축 방향 성분에 대한 전하 분포 변화를 센싱할 수 있다. 이 때, 제1 나노튜브 및 제2 나노튜브(110,120) 사이의 거리는 충분히 가까워 두 나노튜브(110,120)가 받는 전단력은 거의 동일할 수 있다. 여기서 충분히 가깝다는 것은 두 나노튜브(110,120) 사이의 거리가 제1 나노튜브(110) 지름에 0.5배 내지 2배 일 수 있다. 이러한 경우는 도 3b의 반도체 소자(10)와 마찬가지로 전단력의 방향을 2차원적으로 분해하여, 기판(50)에 수평한 전단력의 방향을 센싱할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 반도체 소자(10)는 일 나노튜브(100)와 세 전극(210,220,230)을 포함할 수 있다. 일 나노튜브(100) 중심을 기준으로 세 전극(210,220,230)은 서로 120도 각도를 이룰 수 있다. 각 전극(200)은 전단력의 각 전극(200)이 접하며 배치된 방향 성분을 센싱하며, 여기서 각 전극(200)이 접하며 배치된 방향은 나노튜브(100) 중심을 기준으로 각 전극(200)이 접하는 나노튜브(100)의 측면 방향을 의미할 수 있다. 도 3d의 반도체 소자(10)는 도 3b의 반도체 소자(10)에 비해서, 더 많은 전극(200)을 포함하므로 전단력의 방향을 더 정밀하게 측정할 수 있어 전단력 방향 분해능이 더 높다고 할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 반도체 소자(10)는 일 나노튜브(100)와 네 전극(210,220,230,240)을 포함할 수 있다. 네 전극(210,220,230,240)은 일 나노튜브(100) 중심을 기준으로 90도씩 이격되어 배치될 수 있다. x축 방향을 따라 배치된 두 전극(210,230)은 전단력의 x 방향 성분에 대한 전하 분포를 센싱할 수 있으며, y축 방향을 따라 배치된 두 전극(220,240)은 전단력의 y 방향 성분에 대한 전하 분포를 센싱할 수 있다. 도 3e반도체 소자(10)는 도 3b의 반도체 소자(10)에 비해서, 더 많은 전극(200)을 포함하므로 전단력의 방향을 더 정밀하게 측정할 수 있어 전단력 방향 분해능이 더 높다고 할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)는 전단력 센서(A1)의 일 구성요소일 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전단력 센서(A1)를 나타내는 블럭도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(20)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(20)는 적어도 하나의 전극(200)이 전하 분포 변화에 따라 센싱한 전압 또는 전류 값 등을 기초로, 반도체 소자(10)에 가해진 전단력을 연산할 수 있다. 프로세서(20)는 기판(50) 내부에 배치될 수 있으며, 전극(200)과 연장되어 기판(50) 외부에 배치될 수도 있다. 또는, 프로세서(20)가 반도체 소자(10)와 직접 연결되지 않고, 센싱된 전압 또는 전류 값만을 받아 전단력을 연산할 수도 있다.
예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)는 반도체 소자(10) 또는 나노튜브(100)에 가해진 전단력에 따른 전하 분포 변화를 센싱하며, 센싱한 전하 분포 변화를 통해 역으로 연산하여 가해진 전단력의 방향 및/또는 크기를 구할 수 있다. 따라서, 반도체 소자(10)는 전단력을 측정하는 전단력 센서(A1)로 사용될 수 있다. 반도체 소자(10)는 또한, 단일 나노튜브(100)를 사용하여 전단력 센서(A1)를 구현할 수 있어 매우 작은 크기, 예를 들어 나노 사이즈의 전단력 센서(A1)를 제공할 수 있다. 특히 나노튜브(100)는 다양한 종횡비를 가질 수 있으므로, 필요에 따라 고감도의 전단력 센서(A1)를 제공할 수 있다. 앞서 설명한 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)는 유연소자 및/또는 투명소자 등에도 활용할 수 있다. 더하여, 반도체 소자(10)를 증착 공정을 이용하여 대면적 제조가 가능할 수 있다. 예를 들어, 증착 공정은 화학 기상 증착법일 수 있다. 앞서 설명한 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(10)가 전단력 센서(A1)에 사용될 경우 사용자의 터치, 운동, 호흡 등과 같은 동작들을 감지할 수 있어, 촉각 센서, 터치 인터페이스, 로봇, 의료용 기기, 스마트 기기, 웨어러블 기기 등에 활용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c의 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(11,12,13)가 다양한 동작 방식으로 사용되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(11)는 다이오드로 사용될 수 있다. 반도체 소자(11)의 나노튜브(100) 하부에 제3 전극(300)을 부착하고, 나노튜브(100) 측면에 배치된 적어도 하나의 전극(이하, 측면 전극)(200)과 제3 전극(300) 사이에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 측면 전극(200)은 나노튜브(100) 측면에 직접 접하며 배치될 수 있다. 이 때, 제3 전극(300)은 소스 전극의 역할을 할 수 있으며, 측면 전극(200)은 드레인 전극의 역할을 할 수 있다. 제3 전극(300)과 측면 전극(200)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제3 전극(300)은 나노튜브(100) 하부에 배치되며, 기판(50)에 임베디드(embedded)될 수 있으며, 제3 전극(300)의 길이는 나노튜브(100)의 지름보다 작아 제3 전극(300)과 측면 전극(200)이 서로 이격될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제3 전극(300)의 길이는 나노튜브(100)의 지름보다 클 수 있으며, 이 경우 기판(50) 위로 유전체층(60)이 배치될 수 있으며, 유전체층(60) 상에 측면 전극(200) 배치될 수 있어, 제3 전극(300)과 측면 전극(200)은 이격될 수 있다. 측면 전극(200)과 나노튜브(100)의 계면에 쇼트키 장벽(Schottky barrier)이 형성되면서 반도체 소자(11)는 쇼트키 다이오드(Schottky Diode) 형태로 동작할 수 있다. 반도체 소자(11)는 측면 전극(200)과 제3 전극(300) 사이에 흐르는 전류의 변화를 센싱할 수 있으며, 이를 통해 전단력을 연산할 수 있다. 예를 들어, 전단력의 제1 방향 성분을 센싱하고자 한다면, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 방향 또는 그에 반평행한 방향에 배치된 측면 전극(200)의 전류 변화 값을 센싱할 수 있다. 나노튜브 중심을 기준으로 제1 방향에 배치된 제1 전극(210)은 나노튜브의 제1 측면(S1)의 전류 변화 값을 센싱할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(11)가 프로세서(20)와 함께 전단력 센서(A1)를 구성한다면, 프로세서(20)는 전류의 변화 값을 통해 반도체 소자(11)에 가해진 전단력을 연산할 수 있다. 또한, 앞의 실시예에서는 반도체 소자(11)가 하나의 측면 전극(200)을 포함하는 것을 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고 복수 개의 측면 전극(200)을 포함할 수 있다. 복수 개의 측면 전극(200) 각각은 드레인 전극의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제2 방향에 배치된 제2 전극(220)은 나노튜브(100)의 제2 측면(S2)에 접하여 배치되며, 제2 측면의 전류 변화 값을 센싱할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(12)는 트랜지스터로 사용될 수 있다. 반도체 소자(12)의 나노튜브(100) 하부에 제3 전극(300)을 부착하고, 반도체 소자(12)의 나노튜브(100) 상부에 제4 전극(400)을 부착할 수 있다. 측면 전극(200)은 나노튜브(100) 측면에 직접 접하며 배치될 수 있다. 여기서, 제3 전극(300)은 소스 전극의 역할을, 제4 전극(400)은 드레인 전극의 역할을, 측면 전극(200)은 게이트 전극의 역할을 할 수 있다. 제3 전극(300)과 측면 전극(200)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제3 전극(300)은 나노튜브(100) 하부에 배치되며, 기판(50)에 임베디드(embedded)될 수 있으며, 제3 전극(300)의 길이는 나노튜브(100)의 지름보다 작아 제3 전극(300)과 측면 전극(200)이 서로 이격될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제3 전극(300)의 길이는 나노튜브(100)의 지름보다 클 수 있으며, 이 경우 기판(50) 위로 유전체층(60)이 배치될 수 있으며, 유전체층(60) 상에 측면 전극(200)이 배치될 수 있어, 제3 전극(300)과 측면 전극(200)은 이격될 수 있다. 예를 들어, 전단력의 제1 방향 성분을 센싱하고자 한다면, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 방향 또는 그에 반평행한 방향에 접하여 배치된 측면 전극(200)에 0 V의 전압을 유지하고, 나머지 측정을 원하지 않는 측면 전극(200)에는 음의 전압을 인가시킬 수 있다. 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 방향에 배치된 제1 전극(210)은 나노튜브(100)의 제1 측면(S1)에 접하여 배치되며, 제1 측면(S1)의 전류 흐름은 제1 전극(210)에 의해 조절될 수 있다. 전단력이 가해질 경우 제1 측면(S1)에 흐르는 전류 값은 변화되고, 제3 전극(300) 및 제4 전극(400)으로부터 이러한 전류 변화 값을 센싱할 수 있다. 이와 같이 반도체 소자(12)는 쇼트키 트랜지스터 형태로 동작한다고 할 수 있다. 반도체 소자(12)가 트랜지스터 형인 경우, 특정 방향에 배치된 측면 전극(200)에 게이트 전압을 인가 및/또는 조절하여 나노 소자의 특정 측면에 흐르는 전류의 변화를 센싱할 수 있고, 이를 통해 전단력의 특정 방향 성분의 크기를 연산할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(12)가 프로세서(20)와 함께 전단력 센서(A1)를 구성한다면, 프로세서(20)는 전류의 변화 값을 통해 반도체 소자(12)에 가해진 전단력의 특정 방향 성분을 연산할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 쇼트키 트랜지스터 형태의 반도체 소자(12)는 게이트 전극에 작은 전압을 가하더라도 전류의 흐름을 조절할 수 있는 장점이 있을 수 있다. 다만, 예시적인 실시예에 따른 쇼트키 트랜지스터 형태의 반도체 소자(12)는 앞의 예처럼 노멀리 온(normally on) 형에 한정되지 않는다. 또한, 앞의 실시예에서는 반도체 소자(12)가 하나의 측면 전극(200)을 포함하는 것을 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고 복수 개의 측면 전극(200)을 포함할 수 있다. 복수 개의 측면 전극(200) 각각은 게이트 전극의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제2 방향에 배치된 제2 전극(220)은 나노튜브(100)의 제2 측면(S2)에 접하여 배치되며, 제2 측면의 전류 흐름은 제2 전극(220)에 의해 조절될 수 있다. 복수 개의 측면 전극(200) 각각에 독립적으로 게이트 전압이 인가될 수 있으며, 복수 개의 측면 전극(200)에 의해 복수 개의 측면 전극(200) 각각이 접하는 측면에 전류 흐름이 조절될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(13)는 측면 전극(200)과 나노튜브(100) 사이에 절연체(500)를 더 포함할 수 있다. 측면 전극(200)은 절연체(500)에 접하며 배치될 수 있으며, 나노튜브(100)에 직접 접하며 배치되지 않을 수 있다. 반도체 소자(13)의 나노튜브(100) 하부에 제3 전극(300)을 부착하고, 반도체 소자(13)의 나노튜브(100) 상부에 제4 전극(400)을 부착할 수 있다. 여기서, 제3 전극(300)은 소스 전극의 역할을, 제4 전극(400)은 드레인 전극의 역할을, 측면 전극(200)은 게이트 전극의 역할을 할 수 있다. 제3 전극(300)과 측면 전극(200)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제3 전극(300)은 나노튜브(100) 하부에 배치되며, 기판(50)에 임베디드(embedded)될 수 있으며, 제3 전극(300)의 길이는 나노튜브(100)의 지름보다 작아 제3 전극(300)과 측면 전극(200)이 서로 이격될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제3 전극(300)의 길이는 나노튜브(100)의 지름보다 클 수 있으며, 이 경우 기판(50) 위로 유전체층(60)이 배치될 수 있으며, 유전체층(60) 상에 측면 전극(200)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 전단력의 제1 방향 성분을 센싱하고자 한다면, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 방향 또는 그에 반평행한 방향에 접하여 배치된 측면 전극(200)에 양의 전압을 인가하고, 나머지 측정을 원하지 않는 측면 전극(200)에는 0 V를 유지할 수 있다. 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제1 방향에 배치된 제1 전극(210)은 나노튜브(100)의 제1 측면(S1)에 접하여 배치되며, 제1 측면(S1)의 전류 흐름은 제1 전극(210)에 의해 조절될 수 있다. 전단력이 가해질 경우 제1 측면(S1)에 흐르는 전류 값은 변화되고, 제3 전극(300) 및 제4 전극(400)으로부터 이러한 전류 변화 값을 센싱할 수 있다.
이와 같이 반도체 소자(13)는 MIS(Metal Insulator Semiconductor) 트랜지스터 형태로 동작한다고 할 수 있다. 반도체 소자(13)가 트랜지스터 형인 경우, 특정 방향에 배치된 측면 전극(200)에 게이트 전압을 인가 및/또는 조절하여 나노 소자의 특정 측면에 흐르는 전류의 변화를 센싱할 수 있고, 이를 통해 전단력의 특정 방향 성분의 크기를 연산할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 반도체 소자(13)가 프로세서(20)와 함께 전단력 센서(A1)를 구성한다면, 프로세서(20)는 전류의 변화 값을 통해 반도체 소자(13)에 가해진 전단력의 특정 방향 성분을 연산할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 MIS 트랜지스터 형태의 반도체 소자(13)는 앞의 예처럼 노멀리 오프(normally off) 형에 한정되지 않는다. 또한, 앞의 실시예에서는 반도체 소자(13)가 하나의 측면 전극(200)을 포함하는 것을 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고 복수 개의 측면 전극(200)을 포함할 수 있다. 복수 개의 측면 전극(200) 각각은 게이트 전극의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 나노튜브(100) 중심을 기준으로 제2 방향에 배치된 제2 전극(220)은 나노튜브(100)의 제2 측면(S2)에 접하여 배치되며, 제2 측면의 전류 흐름은 제2 전극(220)에 의해 조절될 수 있다. 복수 개의 측면 전극(200) 각각에 독립적으로 게이트 전압이 인가될 수 있으며, 복수 개의 측면 전극(200)에 의해 복수 개의 측면 전극(200) 각각이 접하는 측면에 전류 흐름이 조절될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10, 11, 12, 13: 반도체 소자 20: 프로세서
50: 기판 60: 유전체층
100: 나노튜브 200: 전극
210: 제1 전극 220: 제2 전극
300: 제3 전극 400: 제4 전극
500: 절연체 A1: 전단력 센서

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 수직으로 배치된 나노튜브; 및
    상기 나노튜브 측면에 배치된 적어도 하나의 전극;을 포함하는 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노튜브는 상기 기판에서 멀어짐에 따라 지름이 감소하는 원통형 구조인 반도체 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노튜브는,
    1 nm 내지 1000 nm의 지름을 가지며, 또는
    1 nm 내지 10 nm의 두께를 가지며, 또는
    10 nm 내지 100 um의 높이를 가지는 반도체 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 나노튜브의 종횡비는 1:1 내지 1:1000인 반도체 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극은 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극은 가해진 전단력의 제1 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하고,
    상기 제2 전극은 가해진 전단력의 제2 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하며,
    상기 제1 방향은 상기 나노튜브의 중심을 기준으로 상기 제1 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 방향이며,
    상기 제2 방향은 상기 나노튜브의 중심을 기준으로 상기 제2 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나 또는 반평행한 방향인 반도체 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직이며,
    상기 가해진 전단력의 2차원 방향 전하 분포 변화를 센싱하는 반도체 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극은 상기 나노튜브와 직접 접하며, 상기 나노튜브와 직접 접하는 영역의 전압 센싱에 사용되며,
    상기 센싱된 전압은 전단력 연산에 이용되는 반도체 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노튜브의 하부에 배치되는 제3 전극을 더 포함하며,
    상기 제3 전극은 소스 전극인 반도체 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극은 상기 적어도 하나의 전극과 상기 나노튜브가 겹치는 영역의 전류 센싱에 사용되며,
    상기 센싱된 전류는 전단력 연산에 이용되는 반도체 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노튜브의 상부에 제4 전극을 더 포함하며,
    상기 제4 전극은 드레인 전극인 반도체 소자.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극은 상기 나노튜브의 일 영역에 접하는 일 전극을 포함하며,
    상기 전단력의 일 방향 성분을 측정하기 위해 상기 일 전극이 게이트 전극으로 사용되며,
    상기 일 방향은 상기 나노튜브의 중심을 기준으로 상기 일 영역까지의 방향과 평행하거나(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 방향인 반도체 소자.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노튜브와 상기 적어도 하나의 전극 사이에 절연체를 더 포함하는 반도체 소자.
  13. 적어도 하나의 나노튜브 및 상기 적어도 하나의 나노튜브 각각은 측면에 배치된 적어도 하나의 전극을 포함하는 반도체 소자; 및 ,
    상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 전극을 통해 센싱된 전하 분포 변화를 이용하여 상기 반도체 소자에 가해진 전단력을 연산하는 프로세서; 를 포함하는 전단력 센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노튜브는 상기 기판 상에 수직으로 배치되는 전단력 센서.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 나노튜브는 상기 기판에서 멀어짐에 따라 지름이 감소하는 원통형 구조인 전단력 센서.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 나노튜브는,
    1 nm 내지 1000 nm의 지름을 가지며, 또는
    1 nm 내지 10 nm의 두께를 가지며, 또는
    10 nm 내지 100 um의 높이를 가지는 전단력 센서.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 나노튜브의 종횡비는 1:1 내지 1:1000인 전단력 센서.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극은 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극은 가해진 전단력의 제1 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하고,
    상기 제2 전극은 가해진 전단력의 제2 방향 성분에 의한 전하 분포 변화를 센싱하며,
    상기 제1 방향은 상기 나노튜브의 중심을 기준으로 상기 제1 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나(parallel) 또는 반평행(anti-parallel)한 방향이며,
    상기 제2 방향은 상기 나노튜브의 중심을 기준으로 상기 제2 전극이 배치된 영역까지의 방향과 평행하거나 또는 반평행한 방향인 전단력 센서.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직이며,
    상기 가해진 전단력의 2차원 방향 전하 분포 변화를 센싱하는 전단력 센서.
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