국내 연구팀, 페로브스카이트 나노단위 다층박막 구현(04.08)

휘발성 저항 변환 메모리 소자로서의 구현 가능성 확인

▲ 바륨 티타네이트 나노입자 및 다층박막의 강유전 특성 관찰. ⓒ 2014 HelloDD.com

국내 연구팀이 바륨 티타네이트 나노입자로 만든 다층박막을 이용해 비휘발성 저항 변환성 메모리소자를 구현했다. 이는 기존 박막보다 수십배 이상 얇게 만들 수 있는 용액공정을 개발한 것으로, 바륨 티타네이트의 응용 가능성을 더 넓힐 것으로 기대된다.

조진한 고려대학교 화공생명공학과 교수 연구팀은 균일하고 높은 결정성을 갖는 약 8㎚ 크기의 바륨 티타네이트 나노입자를 합성하고 이를 이용해 나노미터 두께의 다층박막을 만들었다고 8일 밝혔다.

바륨 티타네이트는 페로브스카이트(이온반경이 큰 희토류 등 원소와 원자반경이 작은 전이금속, 산소이온으로 된 8면체 물질)의 하나로 강유전성을 가져 다층박막으로 제조할 경우 메모리, 압전소자, 열전소자 등 다양한 응용이 가능하다. 하지만 가공성이 낮아 마이크로미터(㎛) 두께보다 얇은 초박막으로 만드는 데 한계가 있었다.

연구팀은 상온에서 바륨 티타네이트 나노입자 표면의 티타늄 이온과 아민그룹(암모니아의 수소원자를 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물)을 갖는 고분자 간의 흡착을 이용했다.

또 만들어진 다층박막을 이용해 비휘발성 저항 변환 메모리 소자로의 구현 가능성을 확인했다. 2V 이하의 낮은 전압에서 1000 ON/OFF 전류비를 나타내는 등 전형적인 비휘발성 저항 변환 메모리 소자의 특성을 보인 것이다.

더불어 박막의 두께를 조절하면 원하는 강유전성 및 비휘발성 메모리 소자 성능을 갖는 전기적 소자로 적용할 수 있다.

연구팀은 "이번 연구 결과는 다양한 무기 나노입자를 기반으로 하는 유기·무기 나노복합체 박막을 실제 전기적 소자로 적용하는 데에 발전의 토대를 마련할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노재료 분야 국제학술지인 ACS 나노(ACS NANO) 3월 25일자에 게재됐다.