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페로브스카이트 소재로 고성능 메모리 소자 구현했다

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페로브스카이트 소재로 고성능 메모리 소자 구현했다

2021.06.13 12:00
이장식 포스텍 교수. 한국연구재단 제공.
이장식 포스텍 교수. 한국연구재단 제공.

국내 연구진이 할로겐화물 페로브스카이트를 이용해 초고속으로 동작할 수 있는 차세대 메모리인 저항변화 메모리 소자를 개발했다. 

 

한국연구재단은 이장식 포스텍 신소재공학과 교수 연구팀이 차세대 태양전지에 쓰이는 소재인 페로브스카이트 소재 기반 고성능 메모리 소자를 구현하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 

 

이장식 교수 연구팀이 개발한 저항변화 메모리는 전원이 꺼져도 저장된 정보가 유지되는 비휘발성 메모리 소자의 일종으로 전압에 따라 저항변화층의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항상태로, 또는 반대로 바뀌는 현상을 이용한 메모리 소자다. 

 

할로겐화물 페로브스카이트 소재는 저항변화 특성을 제어할 수 있어 차세대 메모리 소자를 위한 신소재로 연구됐지만 느린 동작 속도가 실용화하는 데 한계로 작용했다. 

 

연구팀은 ‘제일원리계산’과 실험적 검증을 통해 초고속 동작이 가능한 할로겐화물 페로브스카이트 소재를 설계하고 이를 저항변화 메모리 소자로 적용 가능한 기술을 개발했다. 제일원리계산이란 소재의 특성 및 현상을 이해하고 예측하기 위한 방법으로 양자역학 해석에 기반해 원자들 사이의 상호작용을 정확히 기술하기 때문에 예측력이 높은 게 특징이다. 

 

연구진은 제일원리계산 기법을 통해 다이머 구조의 할로겐화물 페로브스카이트 소재가 기존 페로브스카이트 소재들보다 빠른 속도로 동작 가능하다는 사실을 알아냈다. 이를 메모리 소자에 적용한 결과 200억분의 1초의 동작 속도를 보였다. 다른 결정구조를 갖는 메모리 소자에 비해 100배 이상 빠른 속도다. 

 

연구팀은 “향후 고속 처리능력이 필요한 인공지능, 슈퍼컴퓨터 등 다양한 전자기기들에 응용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10일자 온라인판에 게재됐다. 
 

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