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| 나노입자 멤리스터 개발 | |||||||||||||
| 나노 입자 어셈블리를 이용한 새로운 차세대 소자 | |||||||||||||
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국내 연구팀이 최근 세계적인 관심사로 떠오르고 있는 멤리스터(memristor(memory+resistor), 메모리 저항 또는 저항성 메모리의 줄인 말) 관련 연구를 세계 최초로 나노 입자를 이용하여 시도·성공하였다. 이로써 차세대 기억소자, 회로 등에 응용될 수 있는 멤리스터를 나노입자를 통해 구현할 수 있는 발판을 마련하였다.
멤리스터(memristor; memory와 resistor의 합성어)는 전하의 양을 기억하고 기억된 전하량에 따라 저항이 변화하는 특성을 가지고 있다. 이러한 멤리스터의 특성을 컴퓨터 시스템 메모리 등으로 이용될 경우, 에너지 소모 및 부팅시간을 획기적으로 줄일 수 있는 가능성 등을 기대할 수 있으며 멤리스터를 레지스터(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor)화 함께 전기회로의 기본 구성요소의 하나로 손꼽고 있다. 그러나 멤리스터는 전류가 off된 상태에서도 일련의 사건을 기억하고 저장하는 능력을 이용,테라비트 메모리, 신경망 회로구성에 의한 결함 인정 소자 등, 새로운 논리회로 구성을 가능하게 하는 신 개념 소자로서 높은 잠재력 때문에 많은 관심을 받고 있으나 실질적 디바이스 구현을 위한 동작특성 원리에 대한 실험적 규명 등에 대한 연구는 아직 미진한 상태이다. 따라서, 과연 멤리스터가 DRAM(dynamic random access memory)을 대체하여 저전력, 초고속, 고집적도를 갖춘 혁신적 기능의 신 데이터 저장 소자로 사용될 꿈의 소자로써 트랜지스터 발명을 능가하는 중요한 개발인지 학계와 산업계의 뜨거운 관심과 논란을 일으키고 있다. 그러나, 최근(2008년 5월) Hewlett Packard(HP)사 연구진이 RRAM (resistive random access memory)형태의 멤리스터 박막(thin film) 소자를 만들어 이를 네이처(Nature)지를 통해 발표하면서 전세계 관심이 집중되고 있다. 천진우 교수, 김태희 교수 연구팀은 HP사 연구진과는 전혀 다른 나노입자라는 새로운 소자 구동 물질과 새로운 소자 제작 방법을 통해서 멤리스터 특성 연구를 성공하였다.
화학적으로 합성된 나노입자 어셈블리에서 매우 적은 전류(∼수십 NanoAmp)로 매우 큰(약 2,000%) 저항변화를 상온에서 구현한 것으로 가해준 전류량에 따른 저항값의 스위치 효과와 가해준 전류 방향에 따라 저항값이 변하는 히스테리시스 현상으로 관찰되었다. 이러한 연구결과는 나노입자를 이용한 멤리스터 특성을 관찰한 것으로는 세계 최초이다. 동 연구는 고가의 복잡한 나노소자공정을 요구하는 기존의 박막(thin film) 소자기술을 사용하지 않고, 나노입자를 펠렛 형태로 만들어 멤리스터를 아주 간단하게 개발할 수 있는 가능성을 가시화한 점에서 높이 평가되고 있다. 또한, 동 연구에서는 나노입자를 이용한 멤리스터의 특성은 나노입자의 크기 및 표면의 특성과 관련이 있음을 밝혀, 이러한 특성은 대량 합성이 가능한 나노입자의 표면 특성을 제어 하여 새로운 기능의 나노소자로 응용의 폭을 넓혔다는 점에서 주목 받고 있다. 현재 이 연구논문은 온라인 판에 게재되자마자 영국의 New Scientist지로부터 서면 인터뷰 요청을 받는 등 국제과학계의 큰 관심을 받고 있다. 천 교수는 “멤리스터는 아직 밝혀지지 않은 것이 많고, 실용화는 더 많은 연구를 필요로 하나, 박막이 아닌 대량생산이 가능한 나노입자의 제작 방법에 의해 신개념의 차세대 소자로서 응용의 다양화를 확보 했다는 점에서 관련 연구에서 큰 진전을 이루었다고 볼 수 있다.”라고 언급했다. 동 연구의 나노입자 합성 및 특성분석은 연세대 화학과의 천진우 교수가, 나노소자 특성 규명은 이화여대 물리학과의 김태희 교수가 수행하였고, 추가적인 이론적 고찰은 고려대 신소재공학과의 이경진 교수가 연구하였다. |
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