빛으로 메모리 정보를 더 빠르게 제거하는 퀀텀닷 기술 개발
플래시 메모리(Flash Memory)란 기기의 전원이 끊겨도 저장된 정보를 보존하는 롬(ROM)과 손쉽게 정보를 쓰고 지울 수 있는 램(RAM)의 장점을 동시에 지니는 비휘발성 기억장치를 말한다. 현대사회에서 플래시 메모리로 대표되는 정보저장소자는 스마트폰, USB 드라이브 등 대부분의 모바일 IT 기기다. 하지만 높은 전압을 통해 실행되는 플래시 메모리는 전력 소모가 커, 향후 차세대 웨어러블(wearable) 전자제품 등으로의 적용에 큰 어려움을 가지고 있었다. 장재영 교수(에너지공학과)는 이에 대한 해결책으로 표면을 가공한 퀀텀닷(Quantum Dot) 나노 재료를 개발해 빛으로 구동하는 메모리를 구현하고자 했다. 빛으로 메모리 내 정보 제거 속도를 획기적으로 향상시킨 것이다.
혁신적인 플래시 메모리 기술
메모리 장치에선 새로운 정보입력과 함께 기존 정보가 삭제되면서 기기가 작동한다. 지난 인터넷 방문 기록이 시간이 지나면서 자연스럽게 삭제되는 이유다. 이번 연구는 빛을 이용해 이미지 정보를 저장하는 플래시 메모리에 이어 저장된 정보를 효과적으로 제거할 수 있는 메모리 소자를 구현하는 데 의의를 뒀다. 기존에도 빛을 이용해 정보를 제거하는 플래시 메모리 연구가 있었지만 강한 빛과 30초 이상의 노출 시간이 필요하다는 한계가 있었다. 장 교수가 개발한 새로운 메모리 소자는 1 mW/cm2 세기 미만의 빛으로도 저장된 정보를 빠르게 제거할 수 있다. 이는 기존에 요구되던 빛의 세기를 수십 배 감소시키면서 1초 정도의 짧은 시간 안에 정보를 제거할 수 있는 새로운 플래시 메모리 기술이다.
“제 연구의 핵심은 퀀텀닷을 사용했다는 것이죠.” 장 파주 토토사이트는 퀀텀닷으로 구성된 부동 게이트 삽입 층(Floating Gate Layer)을 이번 연구에 도입했다. 퀀텀닷은 크기가 수 나노미터(nm)에 불과한 초미세 반도체 입자로 양자점이라고도 불린다. 특히 침전되는 성질을 가지고 있어 표면을 고르게 코팅하는 것이 중요한데, 장 파주 토토사이트팀은 3년간의 연구 끝에 불소화 화합물로 표면을 개질해 광 유발 회복능력을 극대화한 유/무기 트랜지스터 기반 메모리 소자를 완성했다.
또한 이번 연구는 차세대 반도체 디스플레이 재료로 주목받고 있는 퀀텀닷이 플래시 메모리의 핵심소재로 응용 가능함을 증명해 보였기에 큰 의미가 있다. 효과적인 표면가공을 통해 메모리 성능을 획기적으로 향상했기 때문이다. 장 교수는 "이번에 개발한 퀀텀닷을 활용한 플래시 메모리는 전력소모를 줄여 구동시간을 향상시켰다는 점에서 향후 차세대 웨어러블(wearable) 전자제품에 널리 활용될 것"이라며 연구 의의를 밝혔다.
늘 새로운 분야에 도전하는 연구정신
이번 연구결과는(논문명: Surface Modification of CdSe Quantum-Dot Floating Gates for Advancing Light-Erasable Organic Field-Effect Transistor Memories) 나노과학 분야 세계적인 권위지 'ACS Nano'에 게재됐다. 그간의 연구업적 및 고분자과학 분야에 기여한 공로를 인정받아 지난 10∼12일 경주 화백컨벤션센터에서 열린 한국고분자학회 추계학술대회에서 '신진학술상'을 수상하는 영예를 안기도 했다. 한양대학교에 부임한 이례 매년 'Best Teacher'에 선정되고 있는 장 교수는 이제 교육 및 후학 양성에도 힘쓰고 있다.
"최근 제 연구실에선 현재 신재생에너지 하베스팅 소자도 활발히 연구 중입니다. 폐열을 활용한 열전변환기술(열전소자)과 빛을 활용한 광전변환기술(태양전지)을 중점적으로 연구하고 있죠. 이번에 연구한 퀀텀닷 가공기술을 신재생에너지 분야에 적용해 더욱 가치 있는 연구성과를 얻고자 합니다." 장 교수의 연구에 대한 열정은 멈추지 않는다. 사회를 이롭게 하는 기술을 위해 한양의 실용학풍을 추구한다며 "앞으로 많은 학생이 우수한 본교 대학원에 적극적으로 지원해 한양의 실용학풍을 이어갈 수 있길 바란다"고 말했다.
글/ 황유진 기자 lizbeth123@hanyang.ac.kr
사진/ 강초현 기자 guschrkd@hanyang.ac.kr
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