GIST 이탁희 교수팀,

하이브리드 유형 비휘발성 메모리 개발

-Advanced Materials誌 표지논문 발표-

“차세대 고집적 유기 메모리 소자 개발 가능”

 

   이탁희 교수   조병진 박사과정생

□ 광주과기원 신소재공학과 이탁희 교수 연구팀이 무기물 쇼트키 다이오드와 유기물 저항 변화형 메모리 소자를 결합한 하이브리드 유형의 “1D-1R 비휘발성 메모리” 개발에 성공하였다.

○ 이탁희 교수의 주도 하에, △조병진 박사과정생(제1저자) △정건영 교수 △황현상 교수 연구팀이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부 (장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 △중견 연구자지원사업(도약연구) △국가핵심연구센터(NCRC) △세계 수준연구중심대학(WCU)육성사업 △지식경제부의 시스템 IC2010 사업 △광주과기원의 분자레벨 집적화 시스템 사업의 지원을 받아 수행되었다.

○ 연구 결과는 세계적인 재료공학분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials, IF : 8.191)"誌 제22권 11호 3월 19일(금)자 내부표지논문(Inside Cover Picture Article)에 게재되었다.

□ 이탁희 교수 연구팀은 제조가격이 저렴하고 제작기술이 간단하며 저온공정과 구부러지는 플라스틱 제품에 적용할 수 있는 장점이 있어, 전 세계가 주목하는 차세대 반도체 메모리 소자 기술인 ‘유기 소재를 이용한 메모리 소자’를 집중 연구하여, ‘1D-1R 소자’를 개발하였다.

○ 이번 연구는 이 교수팀이 지난해 6월에 개발한 트랜지스터와 유기 메모리 소자를 결합한 ‘1T-1R(1Transistor + 1Resistor) 소자’의 후속 연구(Advanced Materials誌 제 21권 24호 표지논문 게재)로, 이전보다 고집적화가 가능한 ‘1D-1R(1 Diode + 1 Resistor) 소자’를 개발한 것이다.

○ 이 교수팀은 실리콘 기판 위에 무기물 쇼트키 다이오드(Schottky diode)를 제작하고, 폴리이미드(polyimide)와 버키볼(C60) 풀러린 유도체(fullerene derivative) 분자를 혼합한 유기 물질을 스핀 코팅하여 저항 변화형 메모리 소자를 만든 후, ‘1D-1R 소자’의 전기 및 소자 특성을 연구하였다.

□ 이탁희 교수팀이 제작한 ‘1D-1R 소자’는 쓰기, 지우기, 읽기가 가능한 고성능 유기 메모리 전자 소자로, 기존 소자의 문제점인 정보 판독 오류를 최소화하였다.

○ 지금까지 개발된 유기 메모리 소자는 집적화를 극대화하기 위해 직교 막대 어레이(cross-bar array) 형태로 개발되어왔다. 그러나 이것은 인접한 메모리 셀(cell) 사이에 간섭현상이 발생하여 정보 판독 오류의 원인이 되었고, 어레이 구조로 집적화된 메모리 셀들의 작동을 방해 하여 고집적 메모리 소자를 구현할 수 없었다.

○ 이 문제를 해결하기 위해 이 교수팀은 트랜지스터 또는 다이오드 소자와 결합된 형태의 유기 메모리 소자를 집중적으로 연구하였다.

○ ‘1D-1R 소자형’ 유기 메모리 소자는 직교 막대 어레이 구조에 적용할 수 있고, 가까운 메모리 셀들 간에 발생하는 간섭현상을 완벽히 제거 하여, 기존의 정보 판독 오류 문제를 최소화하였다.

□ 이탁희 교수는 “이번 연구는 고집적 메모리 소자 구현에 필요한 ‘1D-1R 소자’를 국내 연구진이 단독으로 제작한 의미 있는 연구로, 전 세계가 주목하는 차세대 고집적 유기 메모리 소자 개발에 가능성을 열었다”라고 연구 의의를 밝혔다.

- 용어 설명 -

1. 1D-1R 소자

다이오드(Diode)와 유기 비휘발성 메모리(Resistor)가 결합된 형태의 전자소자이다.

2. 유기 비휘발성 메모리 소자 (Organic non-volatile memory device)

유기 소재를 이용한 메모리 소자로, 제조가격이 저렴하고, 제작기술이 간단하며, 저온 공정과 구부러지는 플라스틱(flexible plastic) 제품에 적용할 수 있어 현재 많은 연구가 진행되고 있다. 상하부 전극사이의 유기 소재가 인가된 전압에 따라 서로 다른 두 가지의 저항상태인 고 저항(High resistance state)과 저 저항 상태 (Low resistance state)를 가지고, 이러한 저항 상태가 외부의 전원 없이 유지되기 때문에 차세대 비휘발성 메모리 소자의 하나로 각광받고 있다.

3. 쇼트키 다이오드 (Schottky Diode)

금속과 반도체 사이 접합면의 에너지 장벽차이를 이용한 반도체 전자소자로서 순방향 전압 조건에서 비선형적으로 증가하는 전압-전류곡선의 특성을 보이며, 역방향에서는 전류가 거의 흐르지 않는 전기적 특성을 보이는 정류소자이다.

 

[언론보도] 중앙일보, 한국경제, 디지털타임즈, 무등일보 등