10억 번 반복 구동에도 끄떡없는 신소재 개발

[이뉴스투데이 고선호 기자] 한국연구재단은 손준우 서울대학교 교수, 최시영 포항공과대학교 교수 연구팀이 전류 스위칭 시 부피 변화 없는 절연체-금속 상전이 박막 형성 소재 기술을 개발하고, 이를 통해 열화없는 고속 스위칭 지능형 반도체 응용 전략을 제안했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 바나듐 산화물 상전이 신소재(이하 VO2) 내 타이타늄(이하 Ti) 이온 도핑을 통해 규칙적 결정구조의 질서를 교란, 상전이 시 발생하는 부피 변화 제거에 성공했다.

특히 전자현미경 분석을 통해 급속도로 냉각된 얼음 및 유리상과 같은 이차 상전이의 특징이 등구조(isostructural)·무응력(zero-strain) 상전이를 구현하는데 중요한 요인임을 규명했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 상전이 현상이 결정구조 변화 없이 전자의 상호작용만으로 가능하다는 것을 실험적으로 입증해냈다.

손준우 교수는 “박막 도핑 및 원자 제어 기술을 통해서 상전이 박막 스위칭 특성을 제어할 수 있는 신공정법을 제시했다”며 “기존보다 빠르고, 수많은 반복 구동에도 열화되지 않는 스위칭 소자를 구현할 수 있다는 점에서 추후 상전이 기반 신소재의 지능형 반도체 및 광소자 응용 가능성을 높여 주었다”고 설명했다.