“반도체 누설전류 효과적으로 잡는다”

이장식 포항공대 교수, 전기화학증창법 이용

국내연구진이 차세대 반도체 메모리 개발의 난제 중 하나인 ‘누설전류(Leakage current)문제를 풀었다.

한국연구재단은 이장식 포항공대 교수 연구팀이 은(Ag)으로 나노미터(㎚ㆍ10억분의 1) 크기의 반도체 스위치 소자를 개발했다고 16일 밝혔다.

스위치소자는 전압을 걸면 낮은 저항 상태로 변화하고, 전압을 제거하면 다시 높은 저항 상태로 변화하는 현상을 이용한 반도체 소자다.

연구팀은 전기화학증착법을 이용해 산화아연(ZnO) 물질에 적정량 은을 첨가해 전류의 흐름을 끊거나 흐르게 할 수 있는 저항값이 10억배가 높아진 반도체 스위치 소자를 개발했다.

전기화학증착법은 전극 간 전위차를 유도해 금속과 산화물을 박막형태로 전도성 기판에 형성하는 용액공정의 일종이다.

기존 메모리 소자는 많은 양의 정보를 저장할 수 있는 집적도를 높이는데 어려움이 있었다.

또 차세대 저항변화메모리는 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 그대로 유지되지만, 전력 소모가 많아 저장된 정보를 읽을 때 오류가 나타나기도 한다.

결정구조를 가진 ‘은’은 물질 내에서 쉽고 빠르게 이동한다.

개발된 스위치 소자에는 은의 적정한 농도도 매우 중요하다.

전류가 거의 흐르지 않는 부도체 영역에서 전류가 아주 잘 흐르는 도체 영역까지 약 10억배 저항 차이를 보이는 소자를 개발할 수 있었다.

기존 약 1만배 정도의 차이를 보인 결과와는 차이가 크다.

이장식 교수는 “이 연구는 은을 사용해 전류의 흐름을 제어하고, 효과적으로 누설전류를 줄일 수 있는 새로운 반도체 스위치 소자를 처음으로 개발한 것”이라며 “안정된 특성이 뒷받침된다면 휴대폰 등에 사용될 차세대 메모리, 많은 전류 공급이 필요한 전력반도체, 시냅스 소자 연구 등에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구성과는 지난달 24일 ‘엔피지 아시아 머티리얼즈(NPG Asia Materials)’에 개재됐다. 최소망 기자 somangchoi@