'투명한 스마트기기' 현실화된다(04.23)

김태근 고려대 교수팀, 고성능 투명 메모리 소자 기술 개발

환원 그래핀산화물 이용…가시광선 80% 투과 메모리 구현

▲ ITO/RGO/ITO 메모리 셀의 개략도와 투과 전자 현미경(TEM) 사진. 그리고 ITO 층 위에 흡착된 RGO 플레이크의 주사 전자 현미경(SEM) 사진. ⓒ 2014 HelloDD.com

유리 같은 투명한 디스플레이 기술에 이어 고성능 투명 메모리 제작기술이 개발돼 '투명 전자기기' 가능성을 한층 높였다.

미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단(이사장 정민근)은 국내 연구진이 가시광선을 80% 이상 투과시키는 투명 메모리 소자 제작기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구는 김태근 고려대 전기전자공학부 교수가 주도하고 김희동 박사(제1저자) 등이 주도했다.

산화그래핀을 이용한 메모리소자 구현 노력은 이전부터 계속돼 왔다. 또 유연하고 투명한 소자를 개발하기도 했지만, 지나치게 소자 구현에 중점을 둬 내구성과 정보 유지 능력, 멀티레벨(하나의 소자가 2개 이상의 저항값을 갖는 특성) 능력이 떨어지는 문제를 보였다. 실제 시험 결과 1000회 이하의 구동성과 1만초 이하의 정보 저장 능력을 보이는데 그친 것으로 알려졌다.

연구팀은 '환원된 그래핀산화물'에 'Dip-Coatig' 법을 이용해 ReRAM(Resistive Random Access Memory) 소자를 만들었다. 한 개의 소자에 4개의 정보를 저장할 수 있고, 10만회 이상의 시험구동을 통과했다. 85℃ 고온 환경에서도 10만초 이상 정보저장 능력을 보였다.

더불어 기존 개발된 메모리 소자들이 초기에 소정의 전압을 인가해야 하는 포밍작업(저항변화 물질은 초기 저항 스위칭 특성을 보이지 않기 때문에 일정 전압을 인가해 소자를 활성화하는 과정)을 거쳐야 하는데 반해, 새로 개발된 것은 포밍과정 없이도 저항스위칭이 가능하다는 점이 특징이다. 이로 인해 초기 포밍 과정에서 발생하는 열화 현상도 해결했다.

김태근 교수는 "반도체 물질의 새로운 도약을 이끌고 있는 그래핀을 이용해 우수한 전기적·광학적 특성을 확인한 결과"라며 "단위소자를 이용한 결과이기 때문에 어레이 소자를 이용한 신뢰성 확보 후 실용화가 가능할 것"이라고 말했다.

김 교수는 이어 "기존 소자 작동에만 머물렀던 연구를 넘어 산업적 응용성까지 확보한 투명 메모리 소자"라며 "투명 노트북이나 스마트폰 등 미래 투명 전자기기 산업에 꼭 필요한 투명 메모리 소자 구현 기술을 선점했다는데 의의가 있다"고 덧붙였다.

연구결과는 4월 9일 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 실렸다.

▲ 유리 위에 만들어진 ITO/RGO/ITO 소자의 광 투과 스펙트럼 중 유리 위에 흡착된 RGO의 라만 스펙트럼과 XRD 데이터.(왼쪽) ITO/RGO/ITO 소자의 전류-전압 특성과 구조. ⓒ 2014 HelloDD.com