흑린 이용, CMOS 구조의 강유전성 인버터 소자 제작

▲ 2차원 흑린 원자막 메모리 소자 ⓒ한국과학기술연구원
국내 연구진이 차세대 반도체 소재로 주목받는 물질 중 하나인 흑린을 이용해 비휘발성 메모리 소자를 처음으로 만들었다.
 
3일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 이 연구원의 황도경·최원국 박사 연구팀과 임성일 연세대 물리학과 교수 연구팀이 흑린 원자막과 강유전성 고분자 물질(폴리머·VDF-TrFE)을 반도체 채널 및 유전층으로 사용해 안정적인 비휘발성 메모리 소자를 제작하는 데 성공했다.
 
더불어 이를 활용해 n형 반도체(MoS₂·이황화 몰리브덴)와 p형 반도체(흑린)로 구성된 CMOS 구조의 강유전성 인버터 소자를 제작했다.
 
이에 대해 논문의 제1 저자인 이영택 박사는 “강유전성 n형 반도체와 강유전성 p형 반도체로 구성돼 그 자체로 메모리 기능을 가지는 세계 최초의 강유전성 인버터 메모리 소자를 만들었다”고 설명했다.
 
또한, 연구진은 이렇게 제작된 CMOS 소자는 약 98%의 우수한 메모리 저장 효율을 달성했다고 덧붙였다.
 
CMOS 소자는 컴퓨터의 메모리나 디지털 카메라의 이미지 센서 등에 활용이 가능하며, 가장 최근에 발견된 새로운 반도체 소재인 2차원 흑린 원자막 소재는 상온에서 수천의 전하 이동도를 갖지만 공기 중 산소 및 수분과 빠르게 반응해 산화·붕괴를 일으키는 문제가 있다.
 
이를 통해 강유전성 고분자 물질을 유전체 및 흑린의 산화를 방지하는 보호층으로 활용한 연구진은 안정적인 메모리 소자를 구현해냈다.
 
연구진은 “흑린을 메모리 등으로 상용화할 수 있다는 가능성을 보여준 최초의 응용사례”라고 말하며, “앞으로 흑린을 이용한 실전 응용소자를 제작하는 데 참고가 될 것”이라고 평가했다.
 
한편 이번 연구 결과는 10월 27일자 ‘ACS Nano’ 온라인판에 실렸다. [시사포커스 / 김유빈 기자]
 
 
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