나노기술 및 정책 정보

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부산대학교 박민혁 교수 연구팀이 공동연구를 통해 광학기기나 장식품 등에 쓰이는 플루오라이트(fluorite: 플루오린화 칼슘에서 나타나는 등축 결정계 광물. 청색 인광 방출) 구조를 기반으로 인공초격자를 개발, 메모리 디바이스 및 에너지 변환·저장 소자로 응용하는 방법을 제안함.

인공초격자는 원자들을 특정하게 배열,자연에 존재하는 물질이 가질 수 없는 특성을 구현할 수 있는데, 기존의 연구에서는 서로 다른 두 물질을 박막으로 제작하는 것이 대부분으로, 인공초격자 합성 연구는 시작단계에 있음. 연구진은 비교적 만들기 쉬운 세라믹 박막재료인 산화하프늄과 산화지르코늄을 0.5 nm(나노미터) 두께의 원자층 단위로 번갈아가며 쌓아 올려 극성 인공초격자를 제작함. 나아가 두 물질을 일정한 두께로 반복한 인공초격자 형태에서 강유전성(외부에서 전기를 가하지 않아도 2개 이상의 자발적인 분극상태를 가질 수 있어 전원이 꺼져도 저장된 정보가 유지)이 나타나는 것을 확인하고 그 이유를 규명함. 해당 연구로 실제 만들어진 인공초격자 물질을 커패시터 소자에 적용한 결과 기존 박막 형태에 비해 잔류분극 성능이 10 % 향상되었으며, 특히 반도체 표준물질인 실리콘 기판과 호환성을 지녀 실리콘 기판 위에 직접 인공초격자를 형성할 수 있는 단초가 될 것으로 기대됨. 

원재료를 인공초격자 형태로 적층, 원래 재료에서 나타나지 않는 전기분극을 유도, 비휘발성 메모리 소자, 에너지 저장 및 변환 소자, 센서 등에 응용할 수 있는 실마리를 제시했다고 평가됨.

※ Applied Physics Reviews 게재

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단(글로벌프론티어 사업), 삼성미래기술육성센터 지원