KIST, 휘는 메모리 개발

김태욱 박사

아주경제 이한선 기자 =  국내연구진이 휘는 메모리를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 김태욱 박사팀이 광주과학기술원 지용성 박사과정 학생과 함께 정확한 데이터 저장 및 삭제가 가능한 휘어지고 비틀어지는 탄소나노소재와 유기고분자복합체를 활용한 64bit 메모리 어레이 소자 구현에 성공했다고 밝혔다.

이번 연구 성과는 네이쳐 커뮤니케이션스 1일자 논문으로 게재됐다. 

현재 주로 사용되고 있는 메모리는 실리콘(Si)을 기반으로 한 딱딱한 무기물 소재로 휘는 성질을 가지기 위해서는 탄소(C)를 기반으로 한 유기복합체로 메모리를 만들어야한다.

개발된 메모리는 이런 유기소재를 상온에서 일렬구조로 쌓고 기판 위 원하는 장소에 소재를 위치시킬 수 있는 기술을 사용했다.

이러한 기술은 메모리 소자의 저장 용량을 크게 하기 위한 핵심기술이지만 현재까지 구현된 적이 없고 특히 휘어지는 기판 위에 실현하기에 기술적 난이도가 높아 구현되기 힘들었다.

연구팀은 이러한 특성을 가지면서 휘어지는 상황에서도 데이터 구동이 정확하게 이루어질 수 있도록 한쪽 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 기술을 개발했다. 

과거에는 개별 메모리소자를 격자구조로 제작해 용량을 늘리는 과정에서 인접한 소자들간의 간섭으로 인해 데이터가 정확한 위치에서 저장 및 삭제가 되지 않아 상용화가 어려웠다.

때문에 메모리를 단순히 휘어지게 제작하는 것 외에 이러한 간섭을 해결해 정확하게 구동할수 있는 방법에 대한 연구가 꾸준히 진행됐다.  

연구에서는 탄소나노복합체를 기반으로 한 유기 메모리 소자와 전류방향을 제어할 수 있는 유기 다이오드를 층층이 쌓았다.

전류방향을 제어해 전류가 한 방향으로 흐르게 되면 데이터 재생 및 삭제 능력을 조절할 수 있어 인접한 소자로부터의 간섭현상을 제어할 수 있다.

이러한 구조의 소자는 1개의 다이오드 위에 1개의 메모리 소자인 레지스터가 쌓이는 구조로 자유자재로 접혔다 펴지는 성질을 가지면서 정확한 데이터 처리 능력을 가지게 된다.

기존 유기 메모리 소자는 대표적인 용액 공정인 스핀코팅 방법으로 제작되어진다.

이러한 방법은 위와 같은 연속적인 공정에서 유기 다이오드 층과 유기메모리 층이 손상되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 김태욱 박사는 저온공정에서 패턴을 만들 수 있는 특별한 크로스링커 제작방법을 이용했다.

크로스링커 방법은 연속적인 층을 만드는 공정에서 유기메모리 층과 유기다이오드 층이 서로 손상을 입히지 않는 방법이다.

이를 통해 대부분의 구부러지는 성질을 가진 플라스틱 기판에 적용할 수 있는 유기물 구조를 가지면서 64bit의 저장능력과 전원이 차단되어도 저장능력이 사라지지 않는 비휘발성 메모리 소자를 개발에 성공할 수 있었다. 

연구팀은 위에 언급한 인접 소자들로부터의 간섭이 해결된 것을 확인하기 위해 소자가 휘어진 상태에서 KIST라는 글자를 저장해 구현하는데 성공했다.

이러한 결과물은 유기 메모리 소자가 기존의 전자소자뿐 아니라 휘어지는 전자제품의 부품으로 적용될 수 있는 가능성을 보여줬다. 

KIST 김태욱 박사는 "이번 연구는 기존 구조의 유기 메모리 소자 연구의 최대 난제를 해결할 수 있는 연구 방향을 제시한 것으로 향후 휘어지는 전자소자 및 부품 연구에 광범위하게 기여할수 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 KIST의 기관고유연구사업 및 전라북도의 연구비 지원으로 수행됐다.