나노기술 및 정책 정보

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물질·재료연구기구(NIMS)가 광과 전압의 입력값으로 여러값을 기록할 수 있는 다치(多値, multilevel) 메모리 소자를 개발함. 연구진은 2차원 층상물질의 적층구조 속에 축적되는 전하량을 광으로 조정하는 작업을 실시, 2차원 층상물질을 적층한 트랜지스터형 메모리소자를 개발함. 반도체인 이황화레늄(ReS2)이 트랜지스터 채널, 절연체인 질화붕소(h-BN)가 터널 절연층, 그래핀이 플로팅 게이트로서 기능하고, 기존의 플래시 메모리와 마찬가지로 플로팅 게이트에 전하를 축적함으로써 정보를 기록함. ReS2는 광으로 전자-정공(正孔) 쌍을 여기(励起)시키기 쉬우며 광의 강도로 개수도 제어할 수 있음. 이 전자를 그래핀의 정공과 재결합시킴으로써 그래핀의 전하량을 단계적으로 줄이는 데 성공했으며, 그 결과 광과 전압을 이용하여 전하의 유지량을 효율적·단계적으로 제어하는 다치메모리의 동작이 검증됨. 또한 주요 재료가 모두 2차원 층상물질이기 때문에 계면이 원자 수준에서 평평해져 누설전류가 감소되어 전력의 절약화가 가능함. 본 연구 성과는 기록밀도 향상과 소자의 전력절감에 기여할 뿐만 아니라 광과 전압을 구분하여 사용함으로써 전하의 유지량을 제어하는 ​​방법을 응용할 경우, 광논리회로와 초고감도 광센서 등 다양한 분야에 전개될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Functional Materials’ (“Laser-assisted multilevel non-volatile memory device based on 2D van-der-Waals fewlayer-ReS2/h-BN/Graphene Heterostructures”) 지에 게재됨.