블록 공중합체 기반의 유기 메모리 소자 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
16일 GIST(광주과학기술원·총장 선우중호)에 따르면 GIST 이재석 교수(신소재공학부) 연구팀은 이탁희 서울대 물리학부 교수 연구팀과 함께 나노(NT) 및 분자 전자 소자를 포함한 IT 분야에서 최근 각광받고 있는 소재로 블록 공중합체를 사용한 비휘발성 메모리 소자 제작과 고분자 구조, 메모리 특성의 상관관계를 규명했다.
이번 연구결과는 재료공학 분야 세계적 학술지인 'Advanced Materials'誌 2011년 12월 12일자(인터넷판)에 소개됐고 오는 2012년 1월에 내부표지논문으로 게재될 예정이다. 연구에는 강남구 박사과정, 조병진 박사과정, 이재석 교수, 이탁희 교수 등이 공동저자로 참여했다.
일반적으로 유기 메모리 소자는 제조 가격이 저렴하고 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅과 롤투롤 같은 간편한 공정을 이용해 휘어지는 제품에 적용이 가능하다. 또한 비휘발성·저전력·높은 ON/OFF 비율의 전기적 특성을 가지고 있어 차세대 반도체 소자로서 상당한 관심을 받아왔다.
고분자를 이용한 기존 메모리 연구에서는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리비닐카바졸, 폴리스티렌과 같은 고분자와 풀러린, 티타늄 디옥사이드, 금 나노입자가 혼합된 형태의 다양한 유기 혼합물질들이 제안되고 개발돼 왔다. 그러나 고분자 소재와 나노 입자(또는 단분자) 간 뭉침 현상과 비균일 상분리 현상은 유기물의 구조 재현성을 떨어뜨려 결국 스위칭 신뢰성까지도 저하시키는 원인이 됐다.
이번 연구에서 이재석, 이탁희 교수 공동 연구팀은 비균일 분산에 의한 고분자 물질의 전기적 특성 저하를 막기 위해 새 블록 공중합체 물질을 개발해 메모리 소자에 적용시켰다. 특히 블록 공중합체의 나노구조 제어를 통해 유기 전자 소자의 전기적 특성을 쉽게 제어할 수 있는 새로운 접근 방식을 도입했다. 이를 통해 도핑 또는 혼합에 의해 야기된 문제점들을 개선했다.
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 밝힘으로써 고분자 비휘발성 메모리 소자 연구 개발에 있어 학문적, 산업적 전망을 밝게 했다"고 말했다. 이어 이 교수는 "음이온 중합에 의해 제조되는 블록 공중합체 소재 개발이 차세대 메모리 소자 등과 같은 첨단 IT 분야에 적용되는 가능성을 보여줬다"고 강조했다.
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