"초소형·초박막화 반도체소자 개발에 기여" 나노종합기술원은 극한 환경에서 견디는 맥신(MXene) 소재를 개발했다고 26일 밝혔다. 전기전도도가 우수한 2차원 나노 소재인 맥신은 에너지 저장소자·센서·전자파 차단 분야에서 전극으로 사용된다. 다만 공기·용액 내에서 매우 쉽게 산화해 맥신 본래의 우수한 여러 물성을 잃어버리는 단점이 있어, 기술 상용화 단계로 도약하거나 산업에 응용하려면 산화 안정성을 향상시켜야 했다. 기술원은 피롤(Pyrrole)이라는 유기 분자를 맥신 표면에 결합하는 방법으로 수용액에서 수분과의 반응을 막아 맥신의 산화 안정성을 획기적으로 높였다. 이 소재는 상온에서 700일, 고온(70도)에서 6주, 강산화제인 과산화수소에서는 50일 동안 변질하지 않았다. 피롤 처리된 맥신으로 제작한 에너지 저장소자의 저장 용량이 기존 저장소자보다 40% 증가했다고 기술원 측은 전했다. 이용희 선임연구원은 "맥신 소재 상용화를 앞당기는 연구"라며 "향후 초미세 성형화, 초소형화, 초박막화 등이 특징인 차세대 반도체소자 기술 개발에 기여할 것"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 최근 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스트 펑셔널 머티리얼즈'에 표지논문으로 실렸다
강유전체 소재의 비휘발성과 기능성, 열적 안정성 대폭 개선 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 전상훈 교수 연구팀이 반도체 3차원(D) 집적 공정 중 열처리에도 안정적인 강유전체 소재를 개발했다고 12일 밝혔다. 외부 전기장 없이도 스스로 분극을 갖는 강유전체는 비휘발성 때문에 메모리 소자에 활용할 수 있지만, 고온에서 안정성을 확보해야 한다. 연구팀은 반도체 3D 집적 공정의 열처리 과정에서 비휘발성을 유지하고 우수한 내구성을 가지는 하프니아 강유전체 소재·공정 기술을 개발했다. 이 소재는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 공정 호환성, 동작 속도, 내구성 등 우수한 물리적 특성을 바탕으로 차세대 반도체 핵심 소재로 연구되는 물질이다. 연구팀은 강유전체 소재의 비휘발성과 기능성, 열적 안정성을 획기적으로 개선했다. 연구팀은 750도 이상의 열을 30분가량 가한 후에도 우수한 강유전성이 발현되는 것을 확인했다. 전상훈 교수는 "이번 연구 성과는 답보상태인 강유전체 소재 기반 3D 메모리 및 회로 집적 기술 개발에 돌파구가 될 것"이라며 "향후 고집적·고효율 시스템을 개발하는 데 핵심 역할을 할 것"이라고 기대했다. 이번 연구 결과는 지난 5일 반
차세대 반도체 소재로 주목받는 하프늄 옥사이드(HfO₂)의 강유전성을 획기적으로 향상하는 방법을 국내 연구진이 세계 최초로 고안했다. 연구진은 이 연구가 고효율 반도체 소자를 실용화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대했다. 13일 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)에 따르면, 김윤석 성균관대 교수 연구팀은 이온빔을 이용해 하프늄 옥사이드의 강유전성을 200% 이상 증가시키는 방법을 고안해 학술지 사이언스에 발표했다. 강유전성이란, 외부 작용에 의해 분극이 됐을 때 그 외부 작용이 사라진 후에도 분극이 유지되는 물질의 성질을 가리킨다. 강유전성이 큰 물질을 사용하면 메모리에서 데이터를 저장하는 기본구조인 0과 1의 차이가 더욱 명확해져 정보보존 특성이 우수해진다. 이는 저장된 데이터를 더 정확하게 읽고 집적도를 높이는 데 기여된다. 반도체 소자의 집적도를 높이는 방법으로 강유전성을 지니는 물질을 사용하자는 아이디어는 40년 전부터 나왔지만, 기술적 어려움으로 인해 널리 구현되지 못하고 있다. 김 교수 연구팀은 강유전성의 증가원인이 산소 공공과 밀접한 관계가 있다는 점에서 아이디어를 얻었다. 연구팀은 이온빔을 이용해 산소 공공을 정량적으로 조절하는 방법을 고안했