국내 연구진이 신소재를 이용, 보다 향상된 기능의 플래시 메모리 소자를 개발했다.

조병진 카이스트 교수 연구팀은 ’그래핀(Graphene)’이라는 탄소나노물질을 금속 전극과 대체할 경우 기존의 플래시 메모리 소자의 성능과 신뢰도가 획기적으로 개선된다고 21일 밝혔다.

한국과학기술원이 주도하고 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진한 이번 연구는 그래핀이 먼 미래의 반도체 소자가 아닌 현재 양산 중인 반도체 소자에 바로 적용가능한 소재임을 증명해 의미가 크다.

조 병진 교수 팀은 기존 실리콘 기반 반도체 소자에서 금속 게이트 전극을 그래핀 전극으로 대체하면 미래 반도체 시장에서 요구하는 성능과 신뢰도를 가질 수 있다고 밝혔다. 그리고 기존의 반도체 제조공정에서 크게 변화되는 부분이 없어 쉽게 양산에 적용할 수 있다고 예상했다.

지금까지 그래핀을 반도체 시장의 핵심 주류인 실리콘 기반 전자소자의 한 부분으로서 적용한 적이 없었고 그래핀의 우수한 전기적 성질을 이용한 반도체 개발이 활발하지만 향후 10년 후에나 상용화가 가능한 기초, 원천연구단계로 머무른 것이 대부분이다.

조 교수 팀은 그래핀 전극을 사용하면 데이터 보존 특성이 즉시 판매할 수 있는 성능과 신뢰도로 기존 소자에 비해 1만배 개선되며 데이터 쓰고 지우기의 전압차이가 70% 개선되고 상용화의 기술적 장벽을 극복할 수 있다는 점을 실험으로 증명했다.

그래핀은 흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 탄소나노물질로, 높은 전도성과 전하 이동도를 갖고 있어 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불린다.

조 교수는 “이번 연구결과는 새로운 나노기술을 기존의 반도체기술에 융합해 기존 기술의 한계를 극복한 대표적인 예로서, 그래핀이 먼 미래만의 소재가 아닌 지금 또는 바로 다음 세대 반도체 핵심 소자에 즉시 적용될 수 있음을 보여주는 첫 사례”라며 “이번 연구결과를 응용, 그래핀을 플래시 메모리 소자뿐만 아니라 자동차 전자제어장치, 군사용 및 의료 시스템 등 반도체 소자의 신뢰성이 특별히 중요한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

<문영규 기자 @morningfrost> / ygmoon@heraldm.com