2차원 소재를 이용한 초저전력 유연 메모리 '개발'

사물인터넷, 인고지능 등 초저전력 비휘발성 유연 메모리 적용 기대

최성율(왼쪽)KAIST 전기및전자공학부 교수와 장병철 박사과정 학생.

국내 연구진이 2차원 소재를 이용한 초저전력 유연 메모리를 개발했다. 이에 따른 사물인터넷과 인공지능 등의 초저전력 비휘발성 유연 메모리로의 적용이 기대된다.

KAIST는 전기및전자공학부 최성율 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 2차원 소재를 이용한 고집적, 초저전력 비휘발성 유연 메모리 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 원자층 두께로 매우 얇은 이황화몰리브덴(영문기호요망) 채널 소재와 고성능의 고분자 절연막 소재를 이용해 이 기술을 개발했다.

사물인터넷, 인공지능, 클라우드 서버 기술 등의 등장으로 인해 메모리 중심의 컴퓨팅 전환과 함께 웨어러블 기기 산업의 수요 증가로 고집적, 초저전력 비휘발성 유연 메모리에 대한 필요성이 커지고 있다.

원자층 두께의 매우 얇은 이황화몰리브덴 반도체 소재는 최근 포스트 실리콘 소재로 주목받고 있다. 이는 얇은 두께로 인해 기존 실리콘 소자에서 나타나는 단채널 효과를 억제해 고집적도 및 전력 소모 측면에서 장점을 갖기 때문이다. 또 얇은 두께로 인해 유연한 특성을 가져 웨어러블 전자소자로의 응용이 가능하다는 이점이 있다.

하지만 이황화몰리브덴 반도체 소재는 불포화 결합(dangling bond)을 갖지 않는 표면 특성으로 인해 기존의 원자층 증착 장비로는 얇은 절연막을 균일하고 견고하게 증착하기 어렵다는 한계가 있다. 여기에 현재 액상 공정으로는 저유전율 고분자 절연막을 10㎚ 이하로 균일하게 대면적으로 증착하기가 어려워 저전압 구동이 불가능하고 포토리소그래피 공정과 호환이 이뤄지지 않았다. 연구팀은 문제 해결을 위해 '개시제를 이용한 화학 기상증착법(initiated chemical vapor deposition, iCVD)'을 이용해 고성능의 고분자 절연막을 개발해 해결했다.

연구팀은 iCVD 공정을 이용해 이황화몰리브덴 반도체 소재 위에 10㎚ 두께의 터널링 고분자 절연막이 균일하고 견고하게 증착됨을 확인했다.

연구팀은 기존의 이황화몰리브덴 반도체 메모리 소자가 20V 이상의 전압으로 구동되는 반면 이번에 제작한 소자는 10V 부근의 저전압으로 구동됨을 확인했다.

최성율 교수는 "인공지능, 사물인터넷 등 4차산업혁명의 근간인 반도체 소자기술은 기존 메모리 소자를 뛰어넘는 저전력성과 유연성 등의 기능을 갖춰야 한다"며 "이번 기술은 이를 해결할 수 있는 소재, 공정, 소자 원천 기술을 개발했다는 의의를 갖는다"고 말했다.
방원기 기자 bang@