이탁희 교수 연구팀은 제조가격이 저렴하고 제작기술이 간단하며 저온공정과 구부러지는 플라스틱 제품에 적용할 수 있는 장점이 있어, 전 세계가 주목하는 차세대 반도체 메모리 소자 기술인 ‘유기 소재를 이용한 메모리 소자’를 집중 연구하여, ‘1d-1r 소자’를 개발하였다. 이번 연구는 이 교수팀이 지난해 6월에 개발한 트랜지스터와 유기 메모리 소자를 결합한 ‘1t-1r(1transistor + 1resistor) 소자’의 후속 연구(advanced materials誌 제 21권 24호 표지논문 게재)로, 이전보다 고집적화가 가능한 ‘1d-1r(1 diode + 1 resistor) 소자’를 개발한 것이다. 이 교수팀은 실리콘 기판 위에 무기물 쇼트키 다이오드(schottky diode)를 제작하고, 폴리이미드(polyimide)와 버키볼(c60) 풀러린 유도체(fullerene derivative) 분자를 혼합한 유기 물질을 스핀 코팅하여 저항 변화형 메모리 소자를 만든 후, ‘1d-1r 소자’의 전기 및 소자 특성을 연구하였다.
이탁희 교수팀이 제작한 ‘1d-1r 소자’는 쓰기, 지우기, 읽기가 가능한 고성능 유기 메모리 전자 소자로, 기존 소자의 문제점인 정보 판독 오류를 최소화하였다. 지금까지 개발된 유기 메모리 소자는 집적화를 극대화하기 위해 직교 막대 어레이(cross-bar array) 형태로 개발되어 왔다. 그러나 이것은 인접한 메모리 셀(cell) 사이에 간섭현상이 발생하여 정보 판독 오류의 원인이 되었고, 어레이 구조로 집적화된 메모리 셀들의 작동을 방해 하여 고집적 메모리 소자를 구현할 수 없었다. 이 문제를 해결하기 위해 이 교수팀은 트랜지스터 또는 다이오드 소자와 결합된 형태의 유기 메모리 소자를 집중적으로 연구하였다. ‘1d-1r 소자형’ 유기 메모리 소자는 직교 막대 어레이 구조에 적용할 수 있고, 가까운 메모리 셀들 간에 발생하는 간섭현상을 완벽히 제거 하여, 기존의 정보 판독 오류 문제를 최소화하였다.
이탁희 교수는 “이번 연구는 고집적 메모리 소자 구현에 필요한 ‘1d-1r 소자’를 국내 연구진이 단독으로 제작한 의미 있는 연구로, 전 세계가 주목하는 차세대 고집적 유기 메모리 소자 개발에 가능성을 열었다”라고 연구 의의를 밝혔다.
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다이오드가 없는 어레이 메모리 소자 구조(1r)에서는 셀 사이의 간섭 현상으로 메모리 소자가 정상적으로 작동하지 않지만, 다이오드와 결합된 형태의 어레이 메모리 소자 구조(1d-1r)에서는 정확한 셀 읽기 과정이 가능하여 정상적으로 소자가 작동한다.
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(a) 하이브리드 1d-1r소자의 모식도
(b) 무기 쇼트키 다이오드와 유기 메모리로 구성된 1d-1r소자의 층 구조와 전자 회로
미디어부 = 배준 기자 sort@breaknews.com
