‘대용량’ Fe램 구현 기술개발

표준연-독일 연구진 공동 연구… 축전기 소형화 실현

“동전 크기에 CD 1500장 이상의 정보를 담는다.”
전 세계적으로 경쟁적 개발 붐이 일고 있는 차세대 테라비트(Tb)급 Fe램 구현 기술이 한·독 공동 연구로 구현됐다.

한국표준과학연구원은 이 우 나노측정센터 박사와 궤젤레 독일 막스플랑크 재단 미세구조 물리학연구소 박사 등 한·독 공동 연구팀이 이 같은 기술개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

최근 Fe램은 전원이 꺼져도 데이터 보관이 가능하고, 전력 소모를 최소화하는 장점을 지녀 차세대 비휘발성 메모리로 각광받고 있다.

반면 데이터 저장밀도 향상의 어려움으로 주된 활용기기는 저용량 메모리용 휴대형 PC와 이동통신 단말기, 스마트카드 등으로 한정된 한계를 지녔다.

공동 연구팀의 기술은 고저장밀도 Fe램 개발에 있어 선행과제로 지적된 축전기(capacitor) 소형화를 해결한 핵심기술로 평가된다.

다공성 산화알루미늄 틀에 대표적 강유전체 물질인 ‘납-지르코늄-티타늄 복합산화물(이하 PZT)` 나노점을 정렬하는 방식을 채택했다.

다공성 산화알루미늄은 나노미터(nm) 크기의 구멍이 벌집형태로 배열된 상태로 열에 대한 내성이 탁월한 특성을 지녔다.

이를 감안해 PZT의 결정화 온도 이상에서 PZT 나노점을 성장시킴으로써, 백금과 적층구조를 갖는 세계 최초의 나노 축전기가 탄생할 수 있었다.

친환경적이고 수백만번 사용에도 급격한 정보손실이 없으며, 기존의 이온빔식각 또는 리소그라피 공정 때보다 공정시간이 단축되는 장점 또한 지녔다.

15일(현지시간) 네이처 자매지이자 세계적인 과학저널인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)` 온라인판에 발표됨에 따라, 전 세계적인 관심을 모을 전망이다.

이 우 박사는 “축전기 소형화를 위한 다른 공정은 강유전체 물질의 격자를 손상시켜 메모리소자의 신뢰성을 떨어뜨린 문제가 있었다”며 “이번 연구성과는 향후 고저장밀도의 Fe램 상용화와 함께 부팅 시간없이 바로 사용할 수 있는 컴퓨터의 개발로 이어질 것으로 기대된다”고 말했다.

강유전체는 전압을 가해 물질 내 자발분극의 방향을 자유롭게 변화시키는 물질로, 전압없이도 분극방향을 지속시킬 수 있는 특성을 지녔다. /이희택 기자 [e-mail]