메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

전원 꺼져도 정보 보존되는 ‘강유전체’ 수수께끼 풀려

통합검색

전원 꺼져도 정보 보존되는 ‘강유전체’ 수수께끼 풀려

2014.12.03 18:00
연구진은 하부전극(LMSO)과 상부전극 사이에 강유전체를 붙인 터널접합소자에서 상극전극으로 구리를 썼을 때 저항비가 큰 거대전극효과가 나타난다는 사실을 확인했다. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공
연구진은 하부전극(LMSO)과 상부전극 사이에 강유전체를 붙인 터널접합소자에서 상극전극으로 구리를 썼을 때 저항비가 큰 거대전극효과가 나타난다는 사실을 확인했다. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공

한국 과학자가 참여한 국제 공동 연구진이 전원이 꺼져도 정보가 보존되는 강유전체를 메모리 소자로 활용하는 과정에 필요한 수수께끼 하나를 풀어냈다.

 

정두석 한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구센터 선임연구원 팀은 독일 킬대, 율리히 연구소, 러시아 아이오페 연구소와 공동으로 강유전체를 이용한 소자에서 ‘거대전극효과’가 발생하는 원리를 규명했다고 3일 밝혔다.

 

강유전체는 바깥에서 전압을 걸지 않아도 스스로 양극과 음극으로 나눠지는 전기적 분극 현상이 일어나는 물질로, 외부에서 전기장을 가해서 분극의 방향을 바꿀 수 있는데 전기장이 사라져도 분극의 방향을 그대로 보존한다는 특성을 지닌다.

 

이 때문에 강유전체를 전원이 꺼져도 데이터가 지워지지 않는 비휘발성 메모리로 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또 데이터를 대용량으로 저장할 수 있고 작동 속도가 빠르다는 장점까지 고루 갖춰 차세대 반도체 및 메모리 소자의 핵심 물질로 주목받고 있다.

 

연구진은 티탄산바륨을 이용해 두께가 3nm(나노미터)에 불과한 강유전체 박막을 만들고, 이 박막을 하부전극(LSMO)과 상부전극 사이에 붙인 터널접합소자를 만들었다. 이때 상부전극으로 구리, 금 등 다양한 금속을 이용하는 실험을 진행했다.

 

그 결과 상부전극으로 구리를 썼을 경우 금을 썼을 때보다 저항비가 50~60배 더 큰 ‘거대전극효과’가 나타났다. 메모리 소자에서 저항비가 크면 정보를 읽는 과정에서 발생하는 오류를 줄일 수 있다.

 

또 연구진은 강유전체와 전극 사이에 존재하는 양자역학적 에너지 장벽의 차이 때문에 거대전극효과가 나타난다는 사실을 규명했다. 상부전극에 어떤 물질을 쓰느냐에 따라 전자가 강유전체를 통과하는 양자역학적 흐름이 크게 달라진다는 것이다.

 

정 연구원은 “거대전극효과의 원리를 밝힌 만큼 강유전체로 터널접합소자를 만들 때 중요한 고려사항이 될 것”이라고 말했다.

 

이 연구결과는 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 지난달 17일자에 실렸다.

 

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

15 + 8 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

    관련 태그 뉴스