물속에서도 젖지 않는 차세대 메모리 소자 개발!

신소재분야의 권위있는 학술지 'Advanced Materials'지 발표, 

“방수되는 컴퓨터, 스마트폰 개발 가능성 열어”

국내 연구진이 나노선구조를 이용해 물속에서도 젖지 않는 차세대 메모리 소자의 원천기술을 개발하여 방수되는 컴퓨터와 스마트폰 개발에 한걸음 다가서게 되었습니다.  

※ 나노선 : 수 십 ~ 수 백 나노미터(10억분의 1미터)의 굵기를 갖는 반도체 물질로 이루어진 머리카락 형태의 나노 구조체

신소재분야의 권위 있는 학술지인 ‘Advanced Materials’지 온라인 속보(4월 10일자)로 게재된 이번 연구는 포스텍 용기중 교수(44세)와 이승협 박사가 주도하고 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심연구)과 글로벌연구네트워크사업(GRN)의 지원으로 수행되었습니다.

용기중 교수(왼쪽)가 공동저자인 박진주 박사과정생에게 나노선을 이용한 메모리소자의 초발수현상을 설명하고 있다. 

용기중 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 생체모방기술(연잎효과)을 이용해 물속에서도 젖지 않으면서 전원 없이도 저장된 정보를 유지할 수 있는 차세대 비휘발성 메모리 소자(저항메모리 소자, RRAM) 개발에 성공하였습니다. 

일반적으로 반도체 소자는 누설전류로 물에 취약하여 소자를 방수처리하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있었습니다. 

※ 누설전류(漏泄電流) : 절연체(열이나 전기의 이동을 방해하는 물질)에 전압을 가했을 때 흐르는 약한 전류

(위) 텅스텐산화물 나노선을 이용한 저항메모리 소자의 모식도, (아래 왼쪽) 소자 저항 변화 특성, (아래 오른쪽) 물에 젖지 않는 초발수 특성 사진. 

연구팀은 방수처리를 위해 물방울이 연잎 표면을 적시지 않으면서 먼지 등을 씻어내는 자가세정, 방수효과, 결빙방지 등의 특성을 이용해(연잎효과, Lotus Effect) 텅스텐 산화물 반도체 나노선을 합성한 후, 표면을 단분자막으로 화학코팅하여 물속에서도 젖지 않으면서 자가세정 효과가 있는(초발수, 超撥水) 저항메모리 소자를 개발하였습니다. 

(a,b) 물에 넣었을 때 초발수 특성으로 인해서 나노선 표면에 형성된 공기층으로 인해서 전반사가 일어나 거울상의 특성을 보여주는 사진. (c) 초발수 특성을 선택적으로 일부분만 처리하여 물에 넣었을 때 처리한 부분은 표면이 젖지 않고 처리안한 부분은 젖은 사진. 물에서 꺼내어 바로 측정해도 소자의 작동이 정상적으로 이루어지는 결과.  

특히 이번 연구는 기존의 저항메모리 소자 개발에 추가적인 공정 없이도 초발수 특성을 유지하여, 물에 젖지 않으면서도 안정적으로 소자가 작동되는 것이 가장 큰 특징입니다. 

용기중 교수는 “이번 연구는 나노소자와 생체모방기술을 접목하여 반도체 소자의 방수특성을 더욱 향상시켰다는데 큰 의미가 있다. 특히 이번에 개발된 기술은 향후 방수되는 컴퓨터와 스마트폰 개발에 적극 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔습니다.

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