[충청뉴스 이성현 기자] 인공지능(AI) 기술 발전과 함께 고속·저전력 메모리에 대한 수요가 커지는 가운데 국내 연구진이 차세대 메모리 소재의 핵심인 전기 스위칭 원리를 규명했다.
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 서준기 교수 연구팀이 경북대와 나노 전자 소자 내부에서 전기가 켜지고 꺼지는 순간과 물질 상태 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 실험 기법을 개발했다고 8일 밝혔다.
연구팀은 물질을 순간적으로 녹였다가 빠르게 냉각하는 방식을 적용해 열에 민감한 텔루륨(Te)을 나노 소자 안에서 비정질 상태로 안정적으로 구현하는 데 성공했다.
비정질 텔루륨은 빠른 동작 속도와 낮은 전력 소모 특성으로 차세대 메모리 핵심 재료로 주목받고 있다.
실험 결과 비정질 텔루륨에서는 내부 미세 결함이 전기 전도에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 전압이 일정 수준을 넘으면 결함을 따라 전류가 급격히 증가한 뒤 열이 축적되며 물질이 녹는 두 단계 스위칭 과정이 관측됐다.
또 연구팀은 과도한 전류 없이도 비정질 상태를 유지한 채 전압이 스스로 증감하는 ‘자가 진동’ 현상을 구현해 텔루륨 단일 원소만으로도 안정적인 전기 스위칭이 가능함을 확인했다.
이번 연구는 비정질 텔루륨을 실제 소자 환경에서 구현하고 스위칭의 기본 원리를 체계적으로 규명한 성과로 향후 고속·저전력 메모리를 위한 반도체 소재 설계에 중요한 지침이 될 것으로 기대된다.
서준기 교수는 “비정질 텔루륨의 스위칭 원리를 실제 소자에서 규명한 첫 연구”라며 “차세대 메모리 소재 연구의 새로운 기준을 제시했다”고 설명했다.
