이재석 GIST 교수와 이탁희 서울대 교수 공동 연구

GIST(총장 선우중호·광주과학기술원)는 신소재공학부 이재석 교수와 이탁희 서울대 물리학부 교수 연구팀이 나노 분자 전자 소자를 포함한 소재로 블록 공중합체 기반의 유기 메모리 소자 제작 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 고분자를 이용한 기존 메모리 연구에서는 고분자 소재와 나노 입자(또는 단분자) 간의 뭉침 현상과 비균일 상분리 현상으로 유기물의 구조 재현성을 떨어뜨려 스위칭 신뢰성까지도 저하시키는 원인이 되었다.

이번 연구팀은 비균일 분산에 의한 고분자 물질의 전기적 특성의 저하를 막기 위해서 새로운 블록 공중합체 물질을 개발해 메모리 소자에 적용했다. 그 결과 널빤지 모양의 구조단위가 일정한 규칙을 따라 집합돼 라멜라(lamella) 나노 구조를 형성한 블록 공중합체를 이용해우수한 저항 변화 스위칭 특성을 구현했다. 이를 통해 고분자 소재와 나노 입자간 뭉침과 비균일 상분리 현상으로유기물 구조 재현성을 떨어뜨리는 원인을 개선했다. 유기 메모리 소자는 제조 가격이 저렴하고 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 및 롤투롤 같은 간편한 공정을 이용해 휘어지는 제품에 적용이 가능해 차세대 반도체 소자로 연구가 활발하다. 이번 연구결과는 재료 공학 분야의 세계적 학술지인 어드밴스드 머트리어즈(Advanced Materials) 인터넷판에 12일자로 소개되었고, 2012년 1월에 내부표지논문으로 게재 될 예정이다.

이 연구에는 GIST의 강남구 박사과정, 조병진 박사과정도 공동저자로 참여하였으며, 분자레벨 집적화 사업프로그램의 지원으로 수행되었다. 이재석 교수는 "지금까지 다양한 유기물 비휘발성 메모리 소자가 만들어졌으나 구동 메커니즘과 구조와의 상관관계가 확실하지 않았다"면서 "블록 공중합체로 제작된 소자로부터 고분자 구조와 메모리 특성과의 관계를 확실히 밝히게 됐다"고 말했다. 그는 "고분자 비휘발성 메모리 소자 연구개발 분야의 학문적, 산업적 전망이 밝게하였고 블록 공중합체 소재 개발이 차세대 메모리 소자 등과 같은 첨단 IT분야에 적용되는 가능성을 보여줬다"고 연구 의의를 밝혔다.
 

용어설명
블록 공중합체 (Block copolymer) 고분자의 일종으로 두 개 이상의 블록으로 연결된 고분자 구조이며, 리빙 중합에 의해서 합성되어 진다.
유기 비휘발성 메모리 소자 (Organic non-volatile memory device) 유기 소재를 이용한 메모리 소자로, 제조가격이 저렴하고, 제작기술이 간단하다. 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.
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