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원자력연구개발기구(JAEA) 등의 공동 연구그룹이 차세대 비휘발성 메모리 재료로 기대되는 비정질 알루미나 산화막에서 반도체 메모리의 완전히 새로운 동작 메커니즘을 해명하는 전자 상태 변화를 세계 최초로 직접 관찰하는 데 성공함.

​연구진은 메모리 동작 원리로서 AlO_x -ReRAM 내에 존재하는 산소 공석에 전자가 출입함으로써 동작하는 모델(산소 공공 모델)을 제창, KEK 방사광실험시설(광자 팩토리)의 XAFS(X선 미세구조스펙트럼) 측정을 통해 모델을 검증했으며, 그 결과, Al의 흡수 스펙트럼은 온 상태와 오프 상태다 다르지 않는 반면, O의 흡수 스펙트럼은 온 상태에서 540eV, 오프 상태에서 532eV의 피크가 관측됨. 산소 공공(空孔)에 전자가 없는 클러스터 Vo⁺²가 전자의 클러스터 Vo⁺¹로 바뀌고 Vo⁺¹이 증가하여 국소 상태에서 비국소화 되어 서브밴드를 형성하고 HRS에서 LSRS로 이행했다는 것이 증명됨.

​비정질 알루미나 산화물은 산소 공공 전자가 출입하는 가역적인 전자 포켓으로 활용할 수 있어, 도전성 부여 시 불순물 첨가를 요하지 않는 도핑리스 반도체로서 다양한 용도에 활용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 AIP Advances 에 게재됨.