나노기술 및 정책 정보

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● 윤명한 교수(광주과학기술원) 및 박민혁 교수(서울대) 공동 연구팀은 고성능 강유전체 산화물 확보를 위한 저온 심자외선(DUV)*기반 결함제어 및 결정화 메커니즘을 규명

* 심자외선(Deep Ultraviolet) : 파장이 300nm 이하인 자외선

● 연구팀은 급속 열처리 장치를 통한 열처리 공정 이후 DUV 기반 광활성화 공정을 도입하여 8nm의 HZO(Hafnium Zirconium Oxide) 박막 내 산소 결함을 유도하고 사방정계* 결정 구조 형성에 성공

* 사방정계 : 입방정계(정육면체 모양)에서 두 개의 벡터를 서로 다른 길이로 잡아 늘인 모양

● 이어 연구팀은 300℃ 비활성 가스 분위기에서 상하부 전극 제작까지 완료된 메모리 소자에 직접 심자외선을 조사하는 후공정을 도입하여 우수한 강유전성과 낮은 누설 전류 기반의 안정성을 확보

● 또한, 연구팀은 원자 간 결합 에너지 분석과 초고해상도 현미경 분석을 통해 DUV 광활성화 공정에 의해 6%가량 증가한 산소 결함이 HZO의 결정상 제어에 미치는 영향과 메커니즘을 제시

● 본 연구 결과는 저비용의 대면적 광처리 공정으로 저온에서 HZO의 강유전성을 확보한 데에 의의가 있으며, 향후 전자·메모리 산업 분야에서 응용될 것으로 기대

Materials Science & Engineering: R: Reports (2024.04.21.), Non-centrosymmetric crystallization in ferroelectric hafnium zirconium oxide via photon-assisted defect modulation