기존보다 속도가 1000배 빠른 차세대 나노 소자 기반 기술이 개발됐다.

IBS(기초과학연구원·원장 김두철)는 염한웅 원자제어저차원전자계 연구단 단장과 조두희 연구위원 연구팀이 모트 절연체 금속-절연체 상전이를 이용한 초고속 나노소자 기반 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

모트 절연체는 부도체의 한 종류다. 일반적인 부도체는 공유결합이나 이온결합으로 전자 결속력이 높아 자유전자가 없으므로 전류가 흐르지 않는다. 이에 반해 모트 절연체는 자유전자가 있으나 전자 간의 척력 때문에 전자가 고립돼 움직일 수 없는 특수한 부도체다.

상전이 현상은 온도, 압력, 조성 등 조건변화에 의해 물질의 상(도체·부도체, 고체·액체·기체 등 물리적·화학적 성질)이 다른 상으로 변화하는 현상이다.

연구팀이 개발한 이 기술은 기존보다 약 1000배 빠른 속도로 1000분의 1수준의 미세한 범위까지 상전이가 가능해 초고속·고집적·고용량 P램 제조의 가능성을 열었다.
 

이황화탄탈 모트 절연체는 광자펄스로 상전이가 가능함이 기존 연구에서 증명된 바 있으나, 전압펄스로 상전이에 성공한 것은 이번이 처음이다.

광자를 이용하면 복잡한 광학장비가 필요하고 적용 범위가 수 마이크로미터(µm, 1백만 분의 1미터)에 달해 고집적·고용량화가 힘들었다.

이번 연구를 주도한 조두희 연구위원은 "반복적인 실험에서도 이황화탄탈의 결정구조가 변하지 않았다"며 "전이된 상태도 장시간 지속돼 정보기록에 용이함을 보여줬다"고 설명했다.

한편, 이번 연구결과는 세계 최고권위의 과학저널 '네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications)에 1월 22일자로 게재됐다.