조지영 GIST 교수팀, 전자 이동속도 개선 강유전성 전환 현상 규명
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조지영 GIST 교수팀, 전자 이동속도 개선 강유전성 전환 현상 규명
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  • 승인 2019.12.02 08:00
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강유전성을 발휘하는 결정상 회절 패턴의 시간에 따른 변화.
강유전성을 발휘하는 결정상 회절 패턴의 시간에 따른 변화.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 조지영 신소재공학부 교수팀이 전자의 이동속도를 크게 개선할 수 있는 강유전성 전환 현상을 규명했다고 1일 밝혔다.

강유전체는 외부의 전기장이 없이도 스스로 분극을 갖는 재료로, 외부 전기장에 의해 분극의 방향이 바뀔수 있는 물질이다. 물질이 자발적으로 팽팽해지는 강탄성은 물질이 하나의 결정상태에서 다른 결정상태로 바뀌는 상전이가 일어나면서 발생한다. 니켈·티타늄 합금에서 나타나는 형상 기억능력과 초탄성 현상이 대표적인 예이다. 하지만 강유전성 구역 구성 및 반전은 속도가 느려 더 빠르게 동작하는 소자 개발이 필요한 상황이다.

조 교수팀은 새롭게 개발한 초고속 X선 구조분석을 이용해 결맞게 자란 Pb(Zr0.35,Ti0.65)O3 박막 커패시터 나노미터의 크기를 갖는 강탄성 구역이 나노초 동안 초고속 반전이 가능하다는 사실을 규명했다. 또 스위칭 시간은 인가된 전기장의 크기에 반비례하고 약 7 나노초라는 매우 짧은 시간 안에 분극 반전이 완료된다는 것도 확인했다.

이번 연구성과는 높은 성능을 갖는 랜덤 엑세스 메모리(RAM)나 전계효과트랜지스터(FET) 등 강유전체 소재 기반의 기가헤르츠 전자소자 개발 연구의 활성화에 기여할 것으로 예상된다.

조지영 GIST 교수.
조지영 GIST 교수.

 


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