[영상] 2차원 흑린 기반 전하주입형 플래시 메모리 소자

아주경제 신희강 기자 =국내 연구팀이 차세대 반도체 물질로 불리는 흑린(Black Phosphorus) 기반의 전하주입형 플래시 메모리 소자를 개발했다.

14일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 차세대반도체연구소 광전소재연구단 이영택 박사, 황도경 박사, 미래융합기술연구본부장실 최원국 박사·연세대학교 물리학과 임성일 교수 연구팀은 2차원 흑린 소재의 에너지 구조 정보를 실험적으로 도출하는데 성공했다. 이들은 논리회로에 대한 연구를 수행, 메모리 특성을 디지털 신호로 직접 읽을 수 있는 메모리 셀을 개발했다. 

전하주입형 메모리 소자는 USB 메모리(플래시 메모리) 소자의 기본 개념으로, 한 종류의 전하를(전자 또는 홀) 전하주입층에서 전하구속층으로 일정량 충-방전시켜 메모리 소자를 구동하는 방식이다. 전하는 수 나노미터 두께의 절연층을 통과해 전하구속층에 충전돼야 하며, 이는 특정 에너지 장벽을 넘어서는 외부전압이 인가돼야만 가능하다. 
 

연구진이 사용한 2차원 흑린 원자막 소재는 n형(전자) 및 p형(홀) 반도체 특성이 동시에 나타나는 양극성 반도체 소재로 넓은 범위의 밴드갭을 가진다. 연구진은 전하주입층과 및 전하구속층 모두 흑린소재를 사용해 전자 및 홀의 전하주입이 가능한 '양극성 메모리 소자'라는 새로운 개념의 메모리 소자를 개발했다.

연구진은 "2차원 흑린 원자막 기반의 전하주입형 메모리소자는 현재 우리의 실생활에서 많이 사용되고 있는 저장매체인 USB(실리콘 기반)와 같은 개념의 소자의 방식을 그대로 재현했다"며 "하나의 메모리 셀에서 다양한 기억 패턴을 저장 시킬 수 있는 멀티 비트 개념의 초거대 대용량 메모리 소자 구현의 가능성을 모색할 수 있다"고 말했다.

KIST 관계자는 "이번 개발을 통해 미래의 메모리 반도체 응용소자로의 실전 및 응용 가능성에 대한 의구심을 해소시켜 줄 것"이라고 내다봤다.
 

이번 연구는 KIST의 기관고유사업 및 미래부 중견연구자 도약사업의 지원으로 수행됐다. 지난 7일자로  'Advanced Functional Materials' 온라인에 게재됐다.