실리콘과 호환 '플루오라이트 구조' 인공초격자 개발

산화하프늄 · 산화지르코늄 기반 인공초격자의 투과전자현미경 분석 결과

[아시아경제 김철현 기자] 한국연구재단(이사장 노정혜)은 박민혁 부산대 교수, 황철성 서울대 교수 연구팀이 광학기기나 장식품 등에 쓰이는 '플루오라이트' 구조를 기반으로 인공초격자를 개발, 메모리 디바이스 및 에너지 변환·저장 소자로 응용할 수 있는 실마리를 찾아냈다고 18일 밝혔다.

연구진은 비교적 만들기 쉬운 세라믹 박막재료인 산화하프늄과 산화지르코늄을 0.5 나노미터 두께의 원자층 단위로 번갈아가며 쌓아 올려 극성 인공초격자를 제작했다. 나아가 두 물질을 일정한 두께로 반복한 인공초격자 형태에서 '강유전성'이 나타나는 것을 확인하고 그 이유를 규명해 냈다. 전기 없이도 자발적인 분극 상태를 갖는 강유전성은 전원이 꺼져도 정보가 유지되는 메모리 소자용 소재로 이상적이다.

실제 만들어진 인공초격자 물질을 커패시터 소자에 적용한 결과 기존 박막 형태에 비해 잔류분극 성능이 10 % 향상됐다. 특히 반도체 표준물질인 실리콘 기판과 호환성을 지녀 실리콘 기판 위에 직접 인공초격자를 형성할 수 있는 단초가 될 것으로 기대된다. 이번 연구성과는 국제학술지 어플라이드 피직스 리뷰에 최근 게재됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr