왕건욱 교수팀, Nano Energy 논문 게재
에너지 효율적인 배리스터 구조 기반
수직형 3단자 메모리 전자소자 어레이 기술 개발
고려대학교 KU-KIST융합대학원/융합에너지공학과 왕건욱 교수팀은 실리콘과 그래핀 단층의 수직 이종접합에 의해 형성된 배리스터 구조를 활용하여, 고집적 가능하고 에너지 효율적인 수직형 3 단자 메모리 전자소자를 개발하였다. 이 연구결과는 이전의 3단자 메모리 전자소자에서 나타났던 느린 동작속도와 이로 인한 높은 에너지 소모라는 문제점들을 극복할 뿐만 아니라, 수평방향으로 형성되었던 기존의 채널 층과 다르게 수직형 채널 층을 가진 전자소자를 개발함으로써 고집적 측면에서도 획기적인 방향을 제시하였다. 이를 높게 평가 받아, 세계적 학술지인 Nano Energy (IF = 16.602)지에 6월 출판되었다.
본 전자소자 내에 형성된 배리스터 구조는 게이트 전압에 의해 발생되는 전기장이 그래핀의 페르미 레벨 (fermi level)을 조절할 수 있기에, 실리콘과 그래핀 사이에 형성된 쇼트키 배리어 (Schottky barrier)를 조절할 수 있게 한다. 이를 통해서 실리콘산화물에 형성된 실리콘 필라멘트를 효율적으로 제어 가능케 하여 우수한 전기적 특성들을 구현할 수 있게 한다. 더 나아가, 개발된 소자를 기반하여 NOT, NOR, NAND 게이트와 같은 범용 로직 게이트 (universal logic gates) 구현하여 메모리 전자소자에 기반한 최첨단 응용기술로의 활용 가능성을 제시하였다. 본 연구는 UNIST의 정후영 교수 연구팀과 KIST의 김남동 박사 연구팀과 협업하여 진행하였으며, 한국연구재단, KU-KIST 연구기금, KU Future Research Grant, 삼성전자의 지원을 받아 수행되었다.
▶ 논문명: Energy-efficient three-terminal SiOx memristor crossbar array enabled by vertical Si/graphene heterojunction barristor
▶ 저널명: Nano Energy, https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105947
▶ 저자 정보: 최상현 (고려대학교, 제 1저자), 최재완 (고려대학교, 공동 제 1저자, 현 Sk-Hynix), 김종찬 (UNIST), 정후영 (UNIST), 신재호 (고려대학교), 장성훈 (고려대학교), 함성길 (고려대학교), 김남동 (KIST), 왕건욱 (고려대학교, 교신저자) 포함 총 9 명