장호원 서울대 교수, 저전압 멀티레벨 저항변화 메모리 구현

국내 연구진이 낮은 전압과 저렴한 공정으로 개발할 수 있는 차세대 메모리 구현에 성공했다.

장호원 서울대 공대 재료공학부 교수 연구팀은 유무기 하이브리드 분자운동성 이온결정 소재인 메틸암모늄 납 요오드화물(CH3NH3PbI3)을 이용해 저전압 구동 저항변화 메모리 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

기존 메모리용 소재들은 구동 전압이 높아 전력소모가 많고, 고가의 진공장비를 이용한 복잡한 공정으로 새로운 메모리용 소재 개발이 시급했다.

장 교수 연구팀은 진공장비를 이용하지 않고 소재를 용액 형태로 합성하는 방법을 시도했다. 유무기 하이브리드 분자운동성 이온결정 소재 기반 박막기술로 균일하고 결정결함을 쉽게 제어할 수 있는 합성기술을 고안한 것이다. 이를 저항변화 메모리에 적용했더니, 기존 저항변화 메모리에 사용된 소재들의 높은 구동전압을 그대로 나타냈다. 0과 1만을 기억할 수 있는 낮은 저장밀도 문제를 해결했다.

(a) 유무기 하이브리드 분자운동성 이온결정 소재 메모리의 전류-전압 곡선.별도의 초기 구동준비과정이나 복잡한 구동방법이 필요 없으며, 0.15 V라는 매우 낮은 전압만으로 쉽게 구동이 가능함. (b) 메모리가 멀티레벨 저항을 갖도록 구동하기 위해 10-2 A, 10-4 A, 10-5 A, 10-6 A의 전류제한을설정하여 구동하였을 때의 결과.총 4단계의 저항을 안정적으로 표현할 수 있으며,이는 0, 1, 2, 3의 형태로 자료를 저장할 수 있게 함. (c) 유무기 하이브리드분자운동성 이온결정 소재의 결정형태와 결정 내에서 결정결함의 이동형태를 나타내는 모식도.

장 교수는 “분자운동성 이온결정 소재 기반 저항변화 메모리가 차세대 메모리로 활용될 가능성을 확인하는 기회”라며 “향후 더 다양한 조성과 결정구조를 갖는 분자운동성 이온결정 소재 기반 메모리를 연구해 인공지능(AI) 기반 컴퓨팅에 필수적인 고밀도, 고용량 메모리 개발에 힘쓸 것”이라고 말했다.

해당 연구는 남기태 서울대 교수, 한승우 교수 연구팀과 박남규 성균관대 교수, 정현석 교수와 김수영 중앙대 교수가 공동으로 참여했다. 미래창조과학부의 미래소재디스커버리, 글로벌 프런티어, 우수 신진연구자 지원사업의 지원을 받았다.

연구 결과는 재료 분야의 세계적인 학술지인 `어드밴스드매테리얼즈(Advanced Materials)` 5월 18일자 온라인에 게재됐다. 정식 게재호의 표지 논문으로 출판될 예정이다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com