금속 전극을 그래핀으로 대체하면 기존의 플래시 메모리 소자의 성능과 신뢰도가 획기적으로 향상된다는 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

교육과학기술부(장관 이주호)는 한국연구재단과 추진하는 중견연구자지원사업과 미래기반기술개발사업의 지원사업을 통해 조병진 한국과학기술원 교수(사진)팀이 이러한 연구성과를 거뒀다고 지난 22일 밝혔다.

현재 국내외 기업에서는 20나노미터 이하 급에서 사용될 것으로 예상되는 전하포획방식의 플래시 메모리 소자를 연구 개발 중이나 어려움을 겪고 있다. 조 교수 연구팀은 기존의 실리콘 기반의 반도체 소자에서 금속 게이트 전극을 그래핀 전극으로 대체하면, 데이터 보존 특성이 바로 시판할 수 있는 성능과 신뢰도로 크게 개선될 뿐만 아니라, 데이터 씀과 지움 간의 전압차이가 70%나 개선되는 등 20나노미터 이하의 플래시 메모리 소자의 상용화가 가능함을 실험으로 증명했다.

특히 이 기술은 그래핀이 기존 반도체 제조 공정에 바로 적용할 수 있는 소재임을 증명한 첫 사례다. 지금까지 그래핀을 이용한 반도체 기술 개발은 기초·원천연구가 대부분이며 세계 반도체 시장의 핵심 주류인 실리콘 기반 전자소자의 한 부분으로서 적용한 적은 없었다.

조병진 교수는 “이번 연구결과는 새로운 나노기술을 기존의 반도체기술에 융합하여 기존 기술의 한계를 극복한 대표적인 예로서, 그래핀이 먼 미래만의 소재가 아님을 보여준 첫 사례”라며 “이번 연구결과를 응용해 그래핀이 자동차 전자제어장치, 군사용 및 의료 시스템 등 반도체 소자의 신뢰성이 특별히 중요한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다.

한편 이번 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nano Letters’지에 온라인 속보로 게재됐다.