나노기술 및 정책 정보

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텍사스 대학교(University of Texas at Austin) 연구팀이 가장 작은 메모리 장치를 개발한 이후 가전제품에서 빅데이터, 뇌에서 영감을 받은 컴퓨팅에 이르기까지 모든 것을 위한 더 빠르고, 더 작고, 더 스마트하고, 에너지 효율적인 칩이 곧 출시될 수 있음. 그리고 그 과정에서 그들은 이러한 작은 장치를 위한 고밀도 메모리 저장 기능을 가능케 하는 물리 역학을 밝혀냈음. 2년전 연구원팀은 당시 가장 얇은 메모리 저장 장치를 만들었을 때 발견한 것으로 이 새로운 연구에서 연구팀은 크기를 훨씬 더 줄여 단면적을 단 1 제곱 나노미터로 줄였음. 이러한 장치에 고밀도 메모리 저장 기능을 포함하는 물리학에 대한 이해를 통해 장치를 훨씬 더 작게 만들 수 있었음. 재료의 결함 또는 구멍은 고밀도 메모리 저장 기능을 가능케 하는 열쇠를 제공함. 한개의 금속 원자가 추가되어 나노 크기의 구멍에 들어가 이를 채울 때 재료에 전도성의 일부를 부여하고 이는 변화 또는 기억 효과를 초래함. 연구에서 이황화 몰리브덴(MoS2라고도 함)을 1 차 나노 물질로 사용했지만 연구팀은 이 발견이 수백 개의 유사한 원자적으로 얇은 물질에 적용될 수 있다고 생각함. 더 작은 칩과 부품을 만들기 위한 경쟁은 전력과 편의성에 관한 것임. 더 작은 프로세서로 더 컴팩트한 컴퓨터와 전화를 만들 수 있음. 그리고 칩을 줄이면 에너지 수요가 감소하고 용량이 증가하므로 작동하는 데 더 적은 전력을 사용하면서 더 빠르고 스마트 한 장치를 제조할 수 있음. 이 연구에서 얻은 결과는 초고밀도 스토리지, 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템, 무선 주파수 통신 시스템 등과 같이 국방부가 관심을 갖는 차세대 애플리케이션을 개발할 수 있는 길도 열어 두었음.

연구팀이 "atomristor"라고 부르는 최초의 장치는 당시 기록된 가장 얇은 메모리 저장 장치였으며 단일 원자 층 두께였음. 그러나 메모리 장치를 축소하는 것은 단순히 더 얇게 만드는 것이 아니라 더 작은 단면적을 사용하여 구축하는 것임. 스케일링에 대한 과학적 성배는 단일 원자가 기억 기능을 제어하는 수준으로 내려가고 있으며 이것이 연구팀이 새로운 연구에서 달성 한 것임. Akinwande의 장치는 메모리 연구의 인기있는 영역 인 멤리스터 범주에 속하며, 게이트라고 하는 중간에 세 번째 단자가 없어도 두 단자 사이의 저항을 수정할 수 있는 기능을 갖춘 전기 부품을 중심으로 함. 즉, 오늘날의 메모리 장치보다 더 작고 더 많은 저장 용량을 확보할 수 있음. Oak Ridge National Laboratory의 시설을 사용하여 개발된 이 버전의 memristor는 제곱 센티미터 당 약 25 테라 비트의 용량을 가짐. 이는 상용 플래시 메모리 장치에 비해 레이어 당 메모리 밀도가 100 배 더 높은 것임.

본 연구 성과는 ‘Nature Nanotechnology’ ("Observation of single-defect memristor in an MoS2 atomic sheet") 지에 게재됨