저전력 차세대 메모리에 적용 가능한 소재 발견
29일 포스텍에 따르면 신소재공학과 이장식 교수, 첨단재료과학부 이동화 교수, 통합과정 박영준·김성훈씨 연구팀이 최근 양자역학에 기반을 둔 제일원리 계산을 이용해 저항변화메모리 소자에 적용할 수 있는 최적의 ‘할로겐화물 페로브스카이트 물질 (CsPb2Br5)’을 설계하는 데 성공했다.
세계에 온라인 스트리밍 서비스를 제공하고 있는 넷플릭스 등 최근 고품질 콘텐츠의 배포·전송이 급증함에 따라 반도체 메모리 신뢰성과 안정성 확보가 무엇보다 중요하다.
차세대 메모리 소자의 이상적인 조건은 대용량 정보를 저장하고, 빠른 속도로 정보를 처리할 수 있어야 한다.
또 전원을 꺼도 정보가 사라지지 않는 비휘발성 성격을 지니고, 이동성이 뛰어난 모바일 기기 등에 활용될 수 있도록 낮은 전력으로 동작해야 한다.
국내외 메모리 관련 연구계는 현재 할로겐화물 페로브스카이트 소재에서 저항변화 현상이 발견돼 저항변화 메모리 소자에 적용하기 위한 연구가 활발하다.
하지만 할로겐화물 페로브스카이트는 대기 중에서 안정성과 동작 신뢰성이 낮다는 단점이 있다.
연구팀은 제일원리 계산기법을 이용해 여러 구조 할로겐화물의 상대적인 안정성과 물성을 비교했다.
계산 결과 ‘2차원’ 층상구조인 할로겐화물 페로브스카이트 물질이 기존 3차원 층상구조나 다른 층상구조보다 더 나은 안정성과 물성을 갖는다는 것을 확인했다.
이 구조에서 향상된 메모리 소자 성능을 보일 수 있다는 것을 처음으로 제시했다.
이를 검증하기 위해 2차원 층상구조를 가진 무기물 기반 페로브스카이트 소재인 할로겐화물 페로브스카이트를 합성했고, 이를 메모리 소자에 최초로 적용했다.
기존 3차원 구조 소재 기반 메모리 소자는 100도 이상에서 메모리 특성을 잃어버리는 것에 비해 2차원 소재를 이용한 경우 140도 이상에서도 메모리 특성을 유지했다.
또１V 이내 낮은 전압에서 동작 가능한 특성을 보였다.
포스텍 이장식 교수는 “고성능 차세대 정보저장 소자의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
김웅희 기자 woong@idaegu.com