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[24.08.29] 한양대 정문석 교수 연구팀, 차세대 광전자 메모리 기술 개발 2024/09/12 미디어전략팀 2024/09/12 추천 0 / 신고 0 조회 : 1322 |
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 한양대학교 물리학과 정문석 교수 연구팀이 2차원 반도체와 폴리머를 결합한 하이브리드 구조를 활용해 새로운 광전자 메모리를 개발했다고, 29일 밝혔다. 최근 전자기기 산업은 'More-than-Moore' 트렌드에 따라 단순한 소형화를 넘어서 기능의 다양화를 추구하고 있다. 특히, ITRS 2.0에서 강조하는 이 새로운 접근법은 데이터 수집 및 정보 저장/처리 장치의 기능 통합을 목표로 한다. 그러나 기존의 폰 노이만 구조 기반 광전자 기억장치들은 광학 감지와 데이터 저장을 위한 센서와 메모리가 물리적으로 분리되어 있어 에너지 소비 및 데이터 전송 속도 면에서 비효율적이라는 단점이 있다. 한양대 정문석 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 2차원 반도체 소재에 내재된 결함 준위를 활성화하는 방법에 주목했다. 화학기상증착법으로 성장된 단층 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)에 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 도포하여 하이브리드 구조를 제작했다. 이 구조는 빛에 노출될 때 정공에서 전자로의 다수 캐리어 전환 현상을 보였으며, 빛이 꺼진 후에도 전류가 지속되는 '지속성 광전류(Persistent photocurrent; PPC)' 효과를 나타냈다. 특히, 이 소자는 2,000초 이상이라는 긴 시간 동안 PPC 효과를 유지하여 기존 WSe2에서는 관찰되지 않았던 현상을 보여주었다. 연구팀은 이 현상이 쇼클리-리드-홀(SRH) 모델로 설명되는 전자 트래핑 메커니즘에 기인한다고 밝혔다. 또한 온도가 증가함에 따라 준-페르미 준위가 상승하여 PPC 효과가 향상됨을 확인했으며, 433K의 고온에서도 광전자 메모리 기능이 안정적으로 구현됨을 입증했다. 연구를 주도한 정문석 교수는 "이번 연구 결과는 2차원 반도체 기반 광전자 메모리 최적화에 중요한 통찰을 제공할 것"이라며, "광학 센싱과 데이터 저장을 단일 장치에 통합하는 새로운 패러다임의 메모리 기술 발전에 기여할 것"이라고 설명했다. 또한 "이 기술은 향후 고온 환경에서도 안정적으로 작동하는 메모리 소자 개발의 가능성을 열어주었다"고 덧붙였다. 이번 연구는 기존 폰 노이만 컴퓨터 구조의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받고 있으며, 기존의 메모리 장치들이 가진 한계를 극복하고, 더 효율적이고 다기능적인 전자 시스템 개발의 토대를 마련할 것으로 기대된다. 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 저명 학술지 「Nano Letters」에 8월 14일자로 게재되었으며, 해당 호의 표지논문(Supplementary cover)으로 선정됐다. 한양대학교 혁신연구센터(IRC)와의 지원으로 수행된 해당 논문 「Harnessing Persistent Photocurrent in a 2D Semiconductor–Polymer Hybrid Structure: Electron Trapping and Fermi Level Modulation for Optoelectronic Memory」는 한양대학교 물리학과 방승호 연구교수가 제1저자, 물리학과 정문석 교수와 신소재공학부 안진호 교수가 교신저자로 참여했다.  |
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