'강유전체 한계 극복 기술' 개발…"차세대 메모리 개발 기여"

'강유전체 한계 극복 기술' 개발…"차세대 메모리 개발 기여"

IBS·부경대 연구팀, 1나노미터 초박막 강유전체 개발

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 국내 연구진이 기존 강유전체 메모리의 한계를 극복할 수 있는 기술을 개발했다.

차세대 메모리 개발에 기여할 것으로 기대된다.

기초과학연구원(IBS) 강상관계 물질연구단(단장 노태원)과 부경대(장서형 교수) 공동연구팀은 강유전체 물질인 '티탄산바륨'을 이용해 1.4나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 수준의 매우 얇은 강유전체를 만들어냈다고 2일 밝혔다.


강유전체는 외부에서 전압을 가하지 않아도 스스로 분극 상태를 유지할 수 있는 물질이다.

강유전체 기반 메모리는 실리콘 기반 플래시 메모리보다 전력 소모가 적고, 읽고 쓰는 속도가 빠르다는 장점이 있다.

하지만 두께가 얇아질수록 고유의 강유전성을 잃게 돼 고집적·고성능 메모리 제작에는 한계가 있었다.

연구팀은 페로브스카이트 구조 산화물(부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물) 금속과 강유전체 물질 사이의 계면에 나타나는 원자 불균일성에 주목했다.

강유전체 물질인 티탄산바륨 두께가 얇아지면 원자 불균일성으로 인해 물질의 안정이 깨지면서 강유전성을 잃는 것으로 나타났다.

연구팀은 펄스 형태의 레이저를 쏘아 박막을 만드는 기법을 이용해 산화물 금속인 '루테륨산스트론튬'과 티탄산바륨을 박막 형태로 증착해 초박막 소자를 제작했다.

이어 투과 전자 현미경을 통해 원자 단위로 물질 구조를 분석함으로써, 계면의 불균일성이 강유전체 물질의 안전성에 영향을 미친다는 것을 검증했다.

연구팀은 티탄산바륨의 제조 조건을 다르게 하는 방법으로 불균일성을 해소할 수 있는 조건을 찾아내 1.4나노미터 두께의 강유전체 초박막 소자를 만드는 데 성공했다.

이런 방식으로 만들어진 소자에서는 터널링(높은 에너지를 뚫고 통과하는 현상) 효과도 관측됐다.

강유전성을 보이는 동시에 터널링이 가능하기 때문에 분극 방향이 바뀌면서 정보를 잃게 되는 강유전체 메모리의 한계를 보완할 수 있다고 연구팀은 설명했다.


차세대 메모리로 꼽히는 강유전체 터널접합 메모리 개발에 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials) 지난 3일 자 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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