상온과 저전압에서 잘 작동하는 비휘발성 유기 메모리 물질 개발

2019.12.27 13:57
김봉중(왼쪽)∙이광희 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수 연구팀이 상온과 저전압 조건에서 구동가능한 비휘발성 유기 메모리 소재를 개발했다. GIST 제공
김봉중(왼쪽)∙이광희 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수 연구팀이 상온과 저전압 조건에서 구동가능한 비휘발성 유기 메모리 소재를 개발했다. GIST 제공

비휘발성 유기 메모리 물질은 가볍고 투명하며 유연해 반도체 메모리 집적 소자에 쓰일 소재로 각광받는다. 하지만 전하 이동도가 낮아 실온이나 저전압의 조건에서는 잘 작동하지 않는다는 단점이 있다. 국내 연구팀이 이런 단점을 극복한 비휘발성 유기 메모리 소재를 개발했다.


광주과학기술원(GIST) 소재공학부 김봉중∙이광희 교수 연구팀은 상온과 저전압 조건에서 작동하는 비휘발성 유기 메모리 소재를 개발했다고 27일 밝혔다.


연구팀은 실온 영역에서 미세한 온도 변화에 따른 유기물 단결정의 가역적 상변이를 통해 10만배 이상의 저항변화와 열적 히스테리시스를 이끌어냈다. 열적 히스테리시스는 어떤 물리적 상태나 물리량이 그 당시의 물리적 조건만으로 결정되지 않고 이전에 그 물질이 겪어 온 상태의 변화과정에 의존하는 현상이다. 


연구팀은 유기물 메모리 물질의 높은 전기적 특성을 확보하기 위해 비전도성 첨가제 ‘폴리스티렌’을 고성능 단분자 유기 반도체인 ‘C8-BTBT’ 물질과 혼합해 얇은 박막을 형성했다. 연구팀은 “C8-BTBT 결정물질은 온도가 상온에서 –20도까지 내려감에 따라 저항이 10만 배 이상 감소했다”며 “온도를 올리게 되면 10도의 히스테리시스를 갖으며 본래의 저항으로 회복했다”고 설명했다. 


연구팀은 이 같은 현상이 매우 높은 재현성을 갖으며 20V(볼트)까지 안정적으로 동작하는 것을 확인했다. 메모리 분야의 반도체 집적 소자와 투명 디지털 기기, 보안 카드, 저장 매체, 우주항공 및 군사용 전자 기기의 부품으로의 적용이 기대된다는 게 연구팀의 설명이다.  


김 교수는 “상온, 저전압 조건에서 구동 가능한 비휘발성 유기 메모리 소재를 최초로 개발했다”며 “비휘발성 메모리 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다. 


이번 연구결과는 국제학술지 ‘스몰’ 20일자에 표지 논문으로 게재됐다.
 

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