성균관대학교(총장 신동렬)는 신소재공학과(AMSE) 조형균 교수 연구팀(제1저자 김동수 석‧박통합과정)이 차세대 저항변화 메모리소자 개발을 통해 메모리 용량을 확대하고 소형화할 수 있는 연구결과를 얻어냈다고 발표했다. 이번 연구는 미국 화학회에서 발행하는 나노과학 분야 최고 권위 학술지인 ACS Nano(IF=13.709)에 5월 14일 온라인 게재되었으며, 한국 연구재단 중견연구과제 지원으로 수행되었다.

연구팀은 전기화학방법으로 결정 방향에 변화를 줄 수 있는 금속 전구체를 활용하여 균일한 나노 입자의 분포를 갖는 비정질 산화물 박막 형성에 성공하였으며, 이러한 나노 입자가 내장된 비정질 산화막을 저항변화 메모리소자인 저항변화메모리소자(ReRAM)로 개발하여 메모리소자의 안정성과 신뢰성을 검증하였다. 이 과정에서 저항변화는 나노 입자가 내장된 비정질 산화물 박막의 국부적인 영역에서 결정화를 이루는 것으로 메모리소자로서의 구동 메카니즘을 새롭게 규명하였다. 또한 다중 비트저장을 위한 멀티 레벨 구현까지 가능하여 메모리의 기능요소인 집적도를 증대시킬 수 있는 있는 소자를 개발하였다. 

최근 반도체 연구는 초융합을 표방하는 5G 시대에 직면해있고 메모리 역할은 더욱 커지고 있다. 간단한 구조, 나노 크기 소자제작, 단순공정, 비휘발성 성격을 지닌 저항변화메모리소자(ReRAM)는 메모리소자의 3대 대표 기능요소인 집적도, 비휘발성, 속도를 모두 만족할 수 있는 차세대 메모리소자로 현재 사용 중인 DRAM, NAND-Flash를 대체할 가능성을 보여주고 있다. 

이상적인 반도체 메모리는 소자의 균일성, 빠른 읽기‧쓰기 속도, 랜덤 액세스, 저비용, 3D 확장성, 저전력, 비휘발성, 높은 내구성, 넓은 온도 허용 오차, 다중 비트저장을 위한 멀티 스테이트(Multiple states)를 제공하여야 하며, 신뢰성과 안정성 확보가 필수적이다.
 

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