나노기술 및 정책 정보

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오사카(大阪)대학 산업과학연구소, 미국 퍼듀(Purdue)대학 등의 국제 공동 연구그룹이 신규 디바이스의 후보 재료로 주목 받고 있는 강상관 산화물 ‘NdNiO3’ 박막을 채널로 하는 ‘2단자 전계 구동 프로톤(proton, 양성자) 레지스터’를 제작, 양성자의 전계 확산에 따른 큰 저항 변조 발생 메커니즘을 규명함. 연구진은 양성자의 도입과 반응 진행을 제어하기 위해 비대칭 전극 2단자 디바이스를 제작, 양성자와 니켈 산화물과의 반응 장소를 유도한 후 전계를 사용하여 양성자의 거동을 제어하여 저항 변조 기능 관계를 규명하는 데 성공함. 궁극적으로 가볍고 작은 양성자는 화학 반응성이 풍부하고, 매우 큰 이동성을 가지고 있음. 연구진은 양(+)극 전극에 촉매 효과가 있는 백금이, 음(-)극 전극에 비대칭 전극을 가진 금이 배치된 디바이스 구조를 창출함으로써 가스 상태에서 반응 부분을 제어하기 어려웠던 수소 산화물의 반응을 제어하고 양성자 도핑량을 체계적으로 제어하는 방법론을 도출함. 본 연구 성과는 궁극적으로 가볍고 작은 이온인 양성자에 의한 강상관 전자 물성의 제어를 가능하게 하여 기존의 한계를 뛰어넘는 전계에 의한 거대한 물성 제어를 실현하는 ‘산화물 프로토닉스 디바이스’ 개발을 이끌어 낼 것으로 기대됨. 양성자와 강상관 금속 산화물 반응의 자유로운 제어는 거대 실온 응답, 고속, 미소 에너지에서의 작동을 가능하게 하는 꿈의 ‘이온 트로닉스 디바이스’ 실현을 선도할 것으로 전망.

본 연구 성과는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ (“Catalytic Hydrogen Doping of NdNiO3 Thin Films under Electric Fields”) 지에 게재됨.