<p>[한경닷컴 콤파스뉴스=이승현 기자] 실리콘을 대체하는 새로운 차세대 반도체 소재로써 전 세계적으로 2차원 원자막 재료에 대한 관심이 높아지는 가운데 한국연구진이 상온에서 다른 원자막 소재에 대비 10배 이상의 빠른 전하 이동도를 보이는 메모리 소자 제작에 성공했다.</p>
<p>한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 황도경/최원국 박사 연구팀과 연세대학교 물리학과 임성일 교수 연구팀은(이하 연구팀) 3일 흑린 원자막 (Black Phosphorus)와 강유전성 고분자 물질[P(VDF-TrFE)]을 반도체 채널 및 유전층으로 사용해 안정적인 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 성공했다고 밝혔다.</p>
<p>또한 연구팀은 메모리 특성을 전압 신호 (Digital signal)로 직접 읽을 수 있는 신개념의 메모리 소자 개발에도 성공하며 값싸고 양질의 반도체 소재 양산의 길을 열었다.</p>
<p>실제 2차원 흑린 원자막 소재는 최근에 발견된 새로운 반도체 소재로 0.3-2.0 eV의 밴드갭을 가지고 있어 밴드갭이 없는 그래핀 원자막의 반도체 특성의 한계 ?뛰어 넘는 차세대 반도체 물질이다.</p>
<p>그러나 공기 중의 산소 및 수분과 빠르게 반응, 흑린 원자막의 산화 및 붕괴를 일으키는 문제가 있었다.</p>
<p>연구팀은 강유전성 고분자 물질을 유전체 및 흑린 보호층으로 동시에 사용함으로써 흑린 원자막의 산화를 막고 보다 안정적인 메모리 소자를 구현했다.</p>
<p>또한 아날로그 신호인 전류 구동 소자는 메모리 컴퓨팅 기반의 구동 소자에서 완전한 형태의 메모리 소자로 동작하지 못하는 문제점 역시 해결했다.</p>
<p>연구진은 2차원 원자막 메모리 소자의 완전한 메모리 소자 구현을 위해 흑린 기반의 비휘발성 메모리소자에 외부 저항을 연결하는 인버터 형태의 소자를 제작, 보다 발전된 형태인 n형 반도체 (M! oS2, 이황화 몰리브덴)와 p형 반도체 (흑린)로 구성된 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 구조의 강유전성 인버터 소자 제작에 성공했다.</p>
<p>이황화물리브덴/흑린 강유전성 CMOS 인버터 메모리소자는 전압 구동의 완전한 메모리 소자로써 약 98%의 메모리 저장 효율을 가지는 신 개념의 메모리 소자다.</p>
<p>최원국 박사는"흑린 (BP)이 가지는 높은 전하이동도와 대면적화 공정의 가능성을 고려해 볼 때 현재 반도체 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 소재를 대체 할 수 있는 꿈의 소재로 판단된다"라며 "이 연구는 2차원 원자막 소재 기반의 복합 논리회로 및 반도체 응용소자로의 응용 가능성에 대한 의구심을 해소시켜 주는 중요한 결과" 라고 밝혔다.</p>
<p>한편 이번 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업, 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 및 미래창조과학부 중견연 맛?도약 사업의 지원으로 수행됐으며 지난달 27일 (Off-Line 출판)자 ACS Nano에 온라인 게재됐다.</p>
2차원 흑린 원자막 메모리 소자.
이승현 한경닷컴 QOMPASS뉴스 기자 shlee4308@hanmail.net
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