메뉴 건너띄기
본문 바로가기 상단메뉴 바로가기

KIST 한국과학기술연구원 Korea Institute of Science and Technology

KIST 최신 R&D 연구소식을 소개합니다

미투데이 보내기
twitter 보내기
Facebook 보내기
플렉서블 메모리 최초 개발, 입는 컴퓨터 개발 박차 보기
제목 플렉서블 메모리 최초 개발, 입는 컴퓨터 개발 박차
연구팀 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 김태욱 박사팀 조회수 10969
파일첨부

플렉서블 메모리 최초 개발, 입는 컴퓨터 개발 박차

 

 

- KIST, 자유롭게 구부러지는 유기물 탄소나노복합체 기반 64bit 메모리 개발

- 전류 방향을 제한하여 데이터 성능 개선

  

휘어진 스마트폰 출시로 구부러지는 전자제품에 대한관심이 고조되고 있다. 휘어지는 디스플레이 기술은 최신 전자소재소자기술의 집약체라 할 수 있다. 그러나 이러한 제품이 개발되기 위해서는, 디스플레이 외에도 메모리 등 다른 부품들 역시 휘어지는 상황에서 완벽히 동작할 수 있는 있어야 한다.

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주) 전북분원(분원장 홍경태) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 김태욱 박사팀은 광주과학기술원 지용성 박사과정 학생(지도교수, 고흥조 교수)과 함께 정확한 데이터 저장 및 삭제가 가능한 휘어지고 비틀어지는 탄소나노소재와 유기고분자복합체를 활용한 64 bit 메모리 어레이 소자 구현에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계적 권위지인 네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications) Flexible and twistable non-volatile memory cell array with all- organic one diode-one resistor architecture”Digital Object Identifier (DOI) 10.1038/ncomms3707 11 1()자 논문으로 게재된다.

 

현재 주로 사용되고 있는 메모리는 실리콘(Si)을 기반으로 한 딱딱한 무기물 소재로 휘는 성질을 가지기 위해서는 탄소(C)를 기반으로 한 유기복합체로 메모리를 만들어야한다. 개발된 메모리는 이런 유기소재를 상온에서 일렬구조로 쌓고, 기판 위 원하는 장소에 소재를 위치시킬 수 있는 기술을 사용했다. 이러한 기술은 메모리 소자의 저장 용량을 크게 하기 위한 핵심기술이지만 현재까지 구현된 적이 없고 특히 휘어지는 기판 위에 실현하기에 기술적 난이도가 매우 높아 구현되기 힘들었다. 연구팀은 이러한 특성을 가지면서, 휘어지는 상황에서도 데이터 구동이 정확하게 이루어질 수 있도록 한쪽 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 기술을 개발했다.

 

한편 과거에는 개별 메모리소자를 격자구조로 제작하여 용량을 늘리는 과정에서 인접한 소자(Cell)들간의 간섭으로 인해 데이터가 정확한 위치에서 저장 및 삭제가 되지 않아 상용화가 어려웠다. 때문에 메모리를 단순히 휘어지게 제작하는 것 이외에 이러한 간섭을 해결하여 정확하게 구동할수 있는 방법에 대한 연구가 꾸준히 진행되었다.

 

본 연구에서는 탄소나노복합체를 기반으로 한 유기 메모리 소자(Resistor)와 전류방향을 제어할 수 있는 유기 다이오드(Diode)를 층층이 쌓았다. 전류방향을 제어하여 전류가 한 방향으로 흐르게 되면, 데이터 재생 및 삭제 능력을 조절할 수 있어 인접한 소자로부터의 간섭현상을 제어할 수 있다. 이러한 구조의 소자는 1D-1R(1 Diode + 1 Resistor) 형태*, 자유자재로 접혔다 펴지는 성질을 가지면서 정확한 데이터 처리 능력을 가지게 된다.

* 1 D-1R(1 Diode + 1 Resistor) 형태 : 1개의 다이오드 위에 1개의 메모리 소자인 레지스터가 쌓이는 구조로 다이오드가 전류방향을 제어하는 역할을 한다.

 

기존 유기 메모리 소자는 대표적인 용액 공정인 스핀코팅(spin-coating) 방법으로 제작되어진다. 이러한 방법은 위와 같은 연속적인 공정에서 유기 다이오드 층(1D)과 유기메모리 층(1R)이 손상되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 김태욱 박사는 저온공정에서 패턴을 만들 수 있는 특별한 크로스링커(crosslinker)* 제작방법을 이용했다. 크로스링커 방법은 연속적인 층을 만드는 공정에서 유기메모리 층과 유기다이오드 층이 서로 손상을 입히지 않는 방법이다. 이를 통해 대부분의 구부러지는 성질을 가진 플라스틱 기판에 적용할 수 있는 유기물 구조를 가지면서 64bit의 저장능력과 전원이 차단되어도 저장능력이 사라지지 않는 비휘발성 메모리 소자를 개발에 성공할 수 있었다.

* 크로스링커 방법 : 자외선을 유기물소재에 쬐어 원하는 영역만을 빛으로 굳히는 방법으로 저온공정이 가능할 뿐만 아니라 제작 후 유기물소재의 특성을 유지하면서 화학적으로 안정화시킬 수 있는 방법

 

연구팀은 위에 언급한 인접 소자들로부터의 간섭이 해결된 것을 확인하기 위해 소자가 휘어진 상태에서 “KIST” 글자를 저장하여 구현하는데 성공하였다. 이러한 결과물은 유기 메모리 소자가 기존의 전자소자뿐 아니라 휘어지는 전자제품의 부품으로 적용될 수 있는 가능성을 보여주고 있다.

 

KIST 김태욱 박사는 "이번 연구는 기존 구조의 유기 메모리 소자 연구의 최대 난제를 해결할 수 있는 연구 방향을 제시한 것으로, 향후 휘어지는 전자소자 및 부품 연구에 광범위하게 기여할수 것으로 기대된다" 고 말했다.

 

이번 연구는 KIST의 기관고유연구사업 및 전라북도의 연구비 지원으로 수행되었다.

 

 

○ 연구진

KIST 김태욱 박사

  

 

 

○ 그림설명

유기물 탄소나노복합체 기반 64bit 메모리

 

<그림 1> 유기물 탄소나노복합체 기반 64bit 메모리

(a) 유연한 기판위에 제작되어진 유기물 탄소나노복합체 기반 64bit 메모리

(b) 실제사진

(c) 소자 모식도 : 1D-1R 구조의 유기 메모리

(d) 소자에 사용되어진 다이오드 물질의 화학구조

(e) 소자에 사용되어진 메모리 물질의 화학구조

 

제작된 메모리 소자에 데이터의 쓰기 및 읽기 테스트


 

<그림 2> 제작된 메모리 소자에 데이터의 쓰기 및 읽기 테스트

(a)는 기존의 유기저항변화형 메모리 소자로 (b)에서와 같이 인접 소자의 간섭으로 인해 (c)의 왼쪽 막대 분포에서와 같이 '0'의 전류 값을 읽지 못하고 모두 '1'의 전류 값으로 잘못 읽는 현상을 보여주고 있다.

(d)는 이번에 개발된 유기물로만 이루어진 1D-1R 구조로 다이오드로 인해 인접 소자의 간섭 없이 (c)의 오른쪽 막대 분포에서와 같이 '0'의 전류 값과 '1'의 전류 값을 정확히 읽는 현상을 보여주고 있다.

(f)는 이러한 전류 값의 '0'과 '1'의 분포를 기반으로 ASCII 코드를 이용하여 한국과학기술연구원의 약자인 'KIST' 글자를 구현한 것을 보여주고 있다.

 

목록
자료관리 담당
홍보팀 김남균
연락처
02-958-6170
e-mail
neoryan@kist.re.kr 이메일
페이지 만족도 조사

* 열람하신 정보에 대해 만족하십니까?