동전만한 크기에 콤팩트디스크(CD) 1500장 이상의 정보를 저장할 수 있는 차세대 테라비트급 Fe램(통칭 F램) 구현 기술이 한-독 국제공동 연구로 세계 처음 개발돼 Fe램 커패시터 시장의 판도 변화가 예상된다.
포항공대 김광수 교수 연구팀은 대용량 기억장치의 소형화 문제를 해결할 것으로 기대되고 있는 나노전자소자의 자기저항 효율을 1만배 이상 높이는 기술을 개발했다. 자기저항 효율이 커지면 기억장치가 기억소자의 정보를 쉽게 인식할 수 있어 기억소자의 집적도가 높아지며, 장치의 대용량화와 소형화가 가능하다.
이 기술은 탄소 원자들이 벌집 모양의 격자구조를 이루면서 만들어진 단일층 그래핀 나노리본을 이용해 현재 최고 수백% 수준인 자기저항 효율을 수백만%로 높이는 수퍼자기현상 예측에 관한 것으로, 자기저항을 극대화한 수퍼자기저항(SMR)인 ‘스핀밸브 소자’를 제안했다.
연구팀은 “수퍼자기저항을 가지는 스핀밸브 소자의 개발은 기존 기술 장벽을 넘어 미래지향적 정보 저장장치 및 전자소자 개발 등에 획기적인 발전을 가져올 것”이라며 “향후 컴퓨터 하드디스크 등 기억장치의 대용량화, 소형화에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편 표준연 이우 박사팀은 강유전체 물질인 납-지르코늄-티타늄 복합산화물(PZT) 나노점을 기판 위에 정렬해 초고밀도 F램을 구현하는 데 성공했다. 이 연구는 이 박사가 독일 막스플랑크연구소 재직시 포항공대 신소재공학과 백성기 교수팀과 함께 수행한 것이다.
이 박사팀은 나노미터(10억분의1ｍ) 크기의 구멍이 벌집 모양으로 배열된 다공성 산화알루미늄을 틀로 사용해 PZT 나노점을 성장시켜 ‘백금-PZT-백금’ 층상구조의 나노 커패시터를 처음으로 구현했다. 이 연구결과는 고저장밀도 F램 개발을 위해 필수적인 것으로 지적돼 온 커패시터의 소형화를 해결한 핵심기술로 평가받고 있다.
한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 15일자에 발표했다.
대전=박희범, 포항=정재훈기자 hbpark@
