차세대 테라비트급 Fe램의 커패시터를 소형화할 수 있는 새로운 기술이 개발됐다.
한국표준과학연구원(원장 정광화) 나노측정센터 이우 박사는 독일 막스플랑크재단 미세구조 물리학연구소 궤젤레 박사, 포스텍 신소재공학과 백성기 교수, 포스텍 박사과정 한 희씨와 공동으로 강유전체 물질인 `납-지르코늄-티타늄 복합산화물(PZT)'의 나노점을 성장시켜 대면적 기판 위에 정렬해 초고밀도 Fe램을 구현하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
이 연구성과는 네이처 자매지인 `네이처 나노테크놀로지' 15일 온라인판에 게재됐다. 이 기술은 고저장밀도 Fe램 개발의 선행과제로 지적돼 오던 커패시터의 소형화를 해결한 핵심기술로 평가받고 있다.
Fe램은 전하를 저장하는 커패시터로 강유전체를 사용해 전원이 꺼져도 데이터를 보관할 수 있고 전력소모를 획기적으로 줄일 수 있어 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다.
그러나 데이터 저장밀도를 높이는데 어려움이 있어 상대적으로 낮은 용량의 메모리를 필요로 하는 휴대형 PC나 이동통신 단말기, 스마트 카드 등에 주로 이용돼 왔다.
공동 연구팀은 나노미터 크기의 구멍이 벌집모양으로 배열돼 있는 다공성 산화알루미늄이 열에 안정성을 갖고 있다는 점에 착안, PZT의 결정화 온도 이상에서 PZT 나노점을 성장시켜 백금-PZT-백금의 적층구조를 갖는 나노 커패시터를 세계에서 처음으로 구현했다.
이 기술은 독성화학물질을 포함하지 않아 친환경적이며 여러 차례 동작을 수행한 후 정보손실이 급격히 나타나는 `전기적 피로' 현상이 없어 다른 강유전체에 적용할 수 있다. 또 커패시터의 소형화를 위해 활용하던 이온빔 식각이나 리소그라피 공정에 비해 시간을 단축시킬 수 있다.
이 우 박사는 "커패시터를 소형화하기 위한 기존 공정은 강유전체 물질의 격자가 손상돼 메모리 소자로써 신뢰성이 떨어지지만 이번에 개발한 기술은 나노점을 성장시켜 커패시터의 신뢰성을 높일 수 있는 역할을 할 것"이라고 말했다.
연구팀은 이번 연구결과를 토대로 강유전성과 강자성을 동시에 가지며 차세대 메모리 소자에 다양하게 활용될 수 있는 `다강체 나노점 물질'에 적용이 가능한지에 대한 연구를 진행하고 있다.
한국표준과학연구원(원장 정광화) 나노측정센터 이우 박사는 독일 막스플랑크재단 미세구조 물리학연구소 궤젤레 박사, 포스텍 신소재공학과 백성기 교수, 포스텍 박사과정 한 희씨와 공동으로 강유전체 물질인 `납-지르코늄-티타늄 복합산화물(PZT)'의 나노점을 성장시켜 대면적 기판 위에 정렬해 초고밀도 Fe램을 구현하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
이 연구성과는 네이처 자매지인 `네이처 나노테크놀로지' 15일 온라인판에 게재됐다. 이 기술은 고저장밀도 Fe램 개발의 선행과제로 지적돼 오던 커패시터의 소형화를 해결한 핵심기술로 평가받고 있다.
Fe램은 전하를 저장하는 커패시터로 강유전체를 사용해 전원이 꺼져도 데이터를 보관할 수 있고 전력소모를 획기적으로 줄일 수 있어 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다.
그러나 데이터 저장밀도를 높이는데 어려움이 있어 상대적으로 낮은 용량의 메모리를 필요로 하는 휴대형 PC나 이동통신 단말기, 스마트 카드 등에 주로 이용돼 왔다.
공동 연구팀은 나노미터 크기의 구멍이 벌집모양으로 배열돼 있는 다공성 산화알루미늄이 열에 안정성을 갖고 있다는 점에 착안, PZT의 결정화 온도 이상에서 PZT 나노점을 성장시켜 백금-PZT-백금의 적층구조를 갖는 나노 커패시터를 세계에서 처음으로 구현했다.
이 기술은 독성화학물질을 포함하지 않아 친환경적이며 여러 차례 동작을 수행한 후 정보손실이 급격히 나타나는 `전기적 피로' 현상이 없어 다른 강유전체에 적용할 수 있다. 또 커패시터의 소형화를 위해 활용하던 이온빔 식각이나 리소그라피 공정에 비해 시간을 단축시킬 수 있다.
이 우 박사는 "커패시터를 소형화하기 위한 기존 공정은 강유전체 물질의 격자가 손상돼 메모리 소자로써 신뢰성이 떨어지지만 이번에 개발한 기술은 나노점을 성장시켜 커패시터의 신뢰성을 높일 수 있는 역할을 할 것"이라고 말했다.
연구팀은 이번 연구결과를 토대로 강유전성과 강자성을 동시에 가지며 차세대 메모리 소자에 다양하게 활용될 수 있는 `다강체 나노점 물질'에 적용이 가능한지에 대한 연구를 진행하고 있다.
