이장식 포항공대 신소재공학과 교수.[포항공대 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 가입자만 약 1억6천만명에 달하는 넷플릭스는 총 4200만여편의 영상물을 보유하고 있다. 30분짜리 시트콤 한 편을 내려받는데 단 몇 초면 되고, 방영 중인 드라마가 끝나고 15분 이내 다시보기가 가능하다. 이처럼 고품질 콘텐츠의 배포·전송이 급증함에 따라서 반도체 메모리의 신뢰성과 안정성 확보가 필수적으로 요구되고 있다.

국내 연구진이 3차원이 아니라 2차원 층상구조소재를이용한 메모리 소자를 개발, 안정적이며, 저전력으로동작가능한 차세대 메모리의 상용화 가능성을 열었다.

포항공과대학교(POSTECH) 신소재공학과 이장식 교수, 첨단재료과학부 이동화 교수 연구팀은 양자역학에 기반을 둔 제일원리 계산을 이용해 저항변화메모리 소자에 적용될 수 있는 최적의 할로겐화물 페로브스카이트 물질(CsPb2Br5)을 설계하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

차세대 메모리 소자는 대용량의 정보를 저장하고, 빠른 속도로 정보를 처리할 수 있으며, 전원을 꺼도 정보가 사라지지 않는 비휘발성 성격을 지니고, 이동성이 뛰어난 모바일 기기 등에 활용될 수 있도록 낮은 전력으로 동작할 수 있어야만한다．

최근 할로겐화물 페로브스카이트 소재에서 저항변화 현상이 발견돼 저항변화메모리 소자에 적용하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다．하지만 할로겐화물 페로브스카이트 물질은 대기 중에서 낮은 안정성과낮은동작신뢰성이 문제로 제기돼왔다.

연구팀은 여러 구조의 할로겐화물의 상대적인 안정성과 물성을 비교했다. 계산 결과 2차원 층상구조인 CsPb2Br5가 기존보다 더 나은 안정성과 물성을 가질 수 있다는 것을 확인했다. 이를 검증하기 위해 2차원 층상구조를 가지는 무기물 기반 페로브스카이트 소재인 CsPb2Br5를 합성했고, 이를 메모리 소자에 최초로 적용했다. 기존 3차원 구조 소재기반 메모리 소자는 100도 이상에서 메모리특성을 잃어버리는 것에 비해 ２차원소재를 이용한 경우 140도 이상에서도 메모리특성을 유지했고,１V이내의 낮은 전압에서 동작가능한 특성을 보였다.

이장식 교수는 “컴퓨터 계산으로 메모리 소자를 위한 최적의 신소재를 디자인해 실제 메모리 소자 제작에 적용한 것으로, 저전력을 필요로 하는 모바일 기기나 신뢰성 있는 동작이 필요한 서버 등 다양한 전자기기들의 메모리 소자에 응용될 수 있다”면서 “고성능의 차세대 정보저장 소자의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 자연과학 및 응용과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com