김대식 교수 연구팀은 본교 전기컴퓨터공학부 박남규 교수팀과 미네소타대학 오상현 교수팀과의 공동연구를 통하여 1 나노미터 갭 배열구조를 4인치 웨이퍼 크기의 대면적으로 만들고 갭 내부로 투과하는 테라헤르츠파의 세기(intensity)를 6억 배 이상 증폭시키는 데 성공했다. 본 연구팀은 이전에 수 백 나노미터에서 수십 나노미터 크기의 갭에서 테라헤르츠파가 100만 배 증폭되는 것을 관측하고 이를 이용하여 극소량의 폭발물을 검출하여 학술지에 보고한 바 있다.
이번 연구에서는 photolithography와 atomic layer deposition을 접목하여 개발한 atomic layer lithography 방법을 이용하여 다양한 모양의 나노갭 구조를 제작할 수 있었으며 값비싼 e-beam lithography 공정이나 많은 시간이 소요되는 focused ion beam 공정의 한계를 극복하였다. 또한 본 연구팀은 새로운 공정을 이용하여 갭의 크기를 1 나노미터까지 줄이고 테라헤르츠파에서 공진주파수를 가지는 수 밀리미터 크기의 나노 갭 구조물을 웨이퍼 크기의 대면적으로 제작함으로써 테라헤르츠 파의 강한 집속을 가능하게 하였다.
본 연구는 향후 강한 전기장 집속을 이용한 비선형성 연구, 단일 분자검출이나 1 나노미터 수준의 리소그래피와 같은 테라헤르츠 나노기술의 발판이 될 것으로 기대된다.

Nature communications 4, 2361 (2013)
DOI: 10.1038/ncomms3361
Publication Date (Web): September 3, 2013