KAIST, ‘산화물 기반 저항메모리’ 작동원리 최초 규명

작성일 09-02

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 신소재공학과 홍승범·박상희 교수 공동연구팀</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="2rLZCHMUZo">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4284226437af5de9ebf4b777482c869bcfe1bf9989b291df94b352159dbebd15" dmcf-pid="Vmo5hXRu1L" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="박상희(윗줄 왼쪽부터) 신소재공학과 교수 박성환 박사과정, 공채원 박사과정, 홍승범 교수.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/02/ned/20250902075838808mgnc.jpg" data-org-width="900" dmcf-mid="9BPlcC9H1g" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/02/ned/20250902075838808mgnc.jpg" width="658"></p>
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            박상희(윗줄 왼쪽부터) 신소재공학과 교수 박성환 박사과정, 공채원 박사과정, 홍승범 교수.[KAIST 제공]
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          <p contents-hash="fd61c51013d3cb6366f6102fe2aa6bb2851e9f035c292e859b9b2feefd11e40a" dmcf-pid="fNxvElVZHn" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 차세대 메모리와 뉴로모픽 컴퓨팅 소자로 주목받는 ‘산화물 기반 저항 메모리(Resistive Random Access Memory, ReRAM)’는 빠른 속도와 데이터 보존 능력, 단순한 구조 덕분에 기존 메모리를 대체할 후보로 떠오르고 있다. 국내 연구진이 이 메모리 작동 원리를 밝혀내 앞으로 고성능·고신뢰성 차세대 메모리 개발에 핵심 단서를 제공할 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="c7e7ac298173964da519553a52d399a405c6772462db1d4edc24f58c0c15fbb9" dmcf-pid="4jMTDSf5ti" dmcf-ptype="general">KAIST는 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 신소재공학과 박상희 교수 연구팀과 함께 차세대 반도체 핵심 기술로 주목받는 산화물 기반 메모리의 작동 원리를 세계 최초로 규명했다고 2일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="bae4e6433476d3f12e8c1115d2a456095e4e768920e0eae0a64ca8f289c1c55c" dmcf-pid="8ARywv41HJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 여러 종류의 현미경을 하나로 결합한 ‘다중모드 주사 탐침 현미경(SPM)’을 활용, 산화물 박막 내부에 전자가 흐르는 통로와 산소 이온의 움직임, 그리고 표면 전위(재료표면에 전하의 분포) 변화를 동시에 관찰하는 데 성공했다. 이를 통해 메모리에 정보를 기록하고 지우는 과정에서 나타나는 전류 변화와 산소 결함이 어떻게 달라지는지 상관관계를 규명했다.</p>
          <p contents-hash="6f51fb2d3d013704d9479710a2ef5ec5e391d4bee5e396641057d521f38744ac" dmcf-pid="6ceWrT8ttd" dmcf-ptype="general">이 특별한 장비로 연구팀은 이산화티타늄(TiO2) 박막에 전기 신호를 주어, 메모리에 정보를 기록하고 지우는 과정을 직접 구현해서 전류가 달라지는 이유가 산소 결함 분포의 변화 때문임을 나노 수준에서 직접 확인했다.</p>
          <p contents-hash="8f75d55a01bf447b6141d55e2027393cb489c657e53a708ac28b23418e1e2967" dmcf-pid="PkdYmy6FZe" dmcf-ptype="general">이 과정에서 산소 결함이 많아지면 전자의 이동 통로가 넓어져 전류가 잘 흐르고, 반대로 흩어지면 전류가 차단되는 등, 전류의 흐름이 산소 결함의 양과 위치에 따라 달라짐을 확인했다. 이를 통해 산화물 내의 산소 결함 분포가 메모리의 켜짐(on)/꺼짐(off) 상태를 결정한다는 점을 정밀하게 시각화하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="46f058265646f32e60cceacbda25ae757d9be1af83856b80d0e1d4148a1719a6" dmcf-pid="QEJGsWP31R" dmcf-ptype="general">이번 연구에서는 단일 지점의 분포에 국한되지 않고, 수 마이크로미터(µm2) 크기의 넓은 영역에서 전기 신호를 인가한 뒤, 변화된 전류 흐름, 산소 이온의 움직임, 표면 전위 분포의 변화를 종합적으로 분석했다.</p>
          <p contents-hash="c6e9a6b895dfd8a4a111f8b4e302a68f8de898528bc5754351633bdf49888b7b" dmcf-pid="xDiHOYQ0HM" dmcf-ptype="general">특히 연구진은 메모리를 ‘지우는 과정(소거 과정)’에서 산소 이온이 주입되면, 메모리가 안정적으로 꺼진 상태(고저항 상태)를 오래 유지할 수 있다는 사실을 확인했다. 이는 곧 메모리 소자의 신뢰성을 높이는 핵심 원리으로 향후 안정적인 차세대 비휘발성 메모리 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="353851c5e32b589bfef92c84395caff879f13ce5553ffd85abca52f18dee2f19" dmcf-pid="yqZd2RTNYx" dmcf-ptype="general">홍승범 교수는 “다중모드 현미경을 통해 산소 결함, 이온, 전자의 공간적 상관관계를 직접 관찰할 수 있음을 입증한 사례”라며 “향후 이러한 분석 기법이 다양한 금속 산화물 기반 차세대 반도체 소자의 연구와 개발의 새로운 장을 열 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="96bcb1d6225fea8cb4d179e15bf61a89e322ab468056e643082fe9948dc90dc9" dmcf-pid="WB5JVeyjGQ" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 국제학술지 ‘ACS Applied Materials and Interfaces’에 7월 20일 자로 출판됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
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