교육/연구
창의융합학과 김민회 교수, 유기 메모리 소자용 고분자 터널링층 설계 기준 제시
작성자기획과 조회수113 등록일2026-06-25
□ 우리 대학 창의융합학과 김민회 교수가 교신저자로 참여한 공동연구 논문이 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)가 발간하는 국제 저명 학술지 ‘Materials Horizons(Impact Factor 11.4)’에 온라인 게재됐다고 25일 밝혔다.
○ 이번 연구는 ‘Molecule-in-Memory: A Multiscale Guideline for Polymeric Tunnelling Layers Linking Molecular Motifs to Electrical Outcomes’라는 논문 제목으로, 김민회 교수와 일본 이와테대학의 공동연구자인 Yuji Shibasaki 교수가 교신저자로 참여했다.
□ 연구팀은 전기장 기반 전하 저장 방식의 유기 비휘발성 메모리에서 핵심 역할을 하는 고분자 터널링층의 설계 기준을 제시했다.
○ 유기 전하트랩 메모리는 차세대 플렉서블·저전력 전자소자 구현을 위한 유망 기술로 주목받고 있으나, 지금까지 고분자 터널링층의 분자 구조와 실제 소자 성능을 연결하는 체계적인 설계 지침은 부족했다.
○ 특히 기존 연구가 유전율, 전하 이동도, 트랩 밀도, 누설전류 등 개별 물성의 최적화에 집중해 왔다면, 이번 연구는 고분자 터널링층의 전기적 특성이 단일 물성이 아니라 여러 물리·화학적 인자의 상호관계에 의해 결정된다는 점을 제시했다.
○ 이를 통해 분자 수준의 구조적 모티프가 메모리 윈도우, 온/오프 전류비, 데이터 보존 특성과 같은 거시적 소자 성능으로 이어지는 과정을 다중스케일 관점에서 분석했다.
□ 연구팀은 고유 미세공극성을 갖는 저유전율 고분자인 P(DTDB-DB)를 터널링층으로 적용해 파울러-노드하임터널링, 유전율, 전계효과 이동도, 트랩 밀도, 누설전류 등 주요 인자들이 균형 있게 조절될 수 있음을 확인했다.
○ P(DTDB-DB) 터널링층을 적용한 유기 전하트랩 메모리는 기존 고분자 유전체를 터널링층으로 사용한 소자에 비해 메모리 윈도우, 온/오프 전류비, 데이터 보존 특성이 향상된 결과를 보였다.
○ 또한, 저전압 구동 조건에서도 멀티비트 동작을 구현해, 향후 저전력·고집적 유기 메모리 소자 개발 가능성을 제시했다.
□ 김민회 교수는 “본 연구는 고분자의 분자 구조와 나노스케일 물성이 실제 메모리 소자의 전기적 성능으로 어떻게 연결되는지를 체계적으로 설명한 데 의미가 있다”며, “개별 물성의 단순 향상이 아니라 여러 나노인자의 균형을 설계하는 접근법이 유기 비휘발성 메모리의 성능 향상과 신뢰성 확보에 중요한 기준이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
○ 아울러 “유기 메모리 소자는 플렉서블 전자소자, 웨어러블 시스템, 차세대 저전력 정보저장 소자 등 다양한 응용 분야와 연결될 수 있다”며, “이번 연구에서 제시한 고분자 터널링층 설계 전략이 향후 유기 전자소자 및 고분자 기반 반도체 소재 연구의 확장에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
□ 한편, 이번 연구는 교육부-한국연구재단의 중점연구소지원사업과 과학기술정보통신부-한국연구재단이 주관한 국제협력사업의 지원을 받아 수행됐다.