값싸고 유연하며 고용량이 가능한 차세대 비휘발성 메모리 반도체 제작 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

ETRI(원장 김흥남, 한국전자통신연구원)는 ETRI 최성율 박사가 주도한 ETRI, KAIST, 한양대, Univ. of Texas at Austin 공동연구팀이 흑연(graphite)으로부터 분리된 그래핀 산화물(graphene oxide) 박막을 이용, 값싸고 유연하면서도 대면적으로 제작할 수 있는 비휘발성 메모리(nonvolatile memory) 기술을 개발했다고 지난 6일 밝혔다.

이번 연구는 ETRI 최성율 박사, 정후영, 김종윤 박사과정생에 의해 주도적으로 이루어졌으며, KAIST 김상욱 교수, 한양대 윤태현 교수, Univ. of Texas at Austin의 Rodney Ruoff 교수 등이 참여했다.

우리가 생활 속에서 사용하고 있는 휴대폰, 디지털 카메라, MP3 플레이어 등에는 플래시 메모리(flash memory)라는 비휘발성 메모리칩이 들어있어 필요한 정보를 언제 어디서나 손쉽게 사용할 수 있다. 그러나 현재 사용되는 플래시 메모리는 실리콘 기반의 고체 소자로 용량을 늘리기 위해선 값비싼 공정기술을 필요로 하는 단점이 있다.

반면 이번에 개발된 ‘그래핀 산화물 박막 저항 메모리’는 흔히 연필심 등에 사용되는 흑연을 화학적으로 처리해 단층 또는 복층의 그래핀 산화물을 얻어내고, 스핀코팅을 통해 대면적 박막으로 증착해 제작했다.

소자 구조의 경우 기존의 플래시 메모리처럼 트랜지스터 구조가 아닌 저항 구조로 아주 간단해 저가격 제작이 가능하고, 플라스틱 기판 등에 제작해 쉽게 구부릴 수 있는 장점이 있다. 실험 결과 1,000번 이상 구부린 후에도 메모리 특성이 그대로 유지돼 기계적 내구성이 뛰어남이 밝혀졌다.

특히, 이번 연구는 그래핀 산화물 메모리의 동작 메커니즘을 완벽히 규명하고 원천특허를 확보함으로써 다양한 제품에 응용이 가능한 비휘발성 메모리를 개발할 수 있는 가능성을 높여 주고 있다.

이번 연구의 대외적 우수성은 나노과학기술 분야의 세계적인 학술지에 온라인 속보로 지난 4일(미국 기준) 게재됨으로써 입증됐다.

그동안 최성율 박사팀은 그래핀 응용 소자, 차세대 비휘발성 저항 메모리 등을 연구해 △Advanced Materials △ACS Nano △Applied Physics Letters △Nanotechnology 등 저명 학술지에 14편의 논문을 게재․발표했고, 관련 국내·국제 특허 15건을 출원 또는 등록했다.

한편 이번 연구는 산업기술연구회 주요사업(정부출연금사업)인 ‘ETRI 연구역량 강화를 위한 R&D 체계 구축 및 Seed형 기술개발을 위한 창의형 연구사업(사업책임자 ETRI 정태형 박사)’과 지식경제부에서 지원한 ‘차세대 휘발성 메모리 기술개발 사업(사업단장 한양대학교 박재근 교수)’의 일환으로 개발됐다.