초록 ▼

□ 연구개요
본 과제는 2차원 이온-금속 산화물 신물질을 이용한 전기화학적 상변화 기반 멀티레벨 메모리 소자 구현을 목표로 한다. 이 목표를 달성하기 위해서 다음과 같이 3가지 목적을 가지고 연구를 진행하였음.
(1) 알칼리 금속 이온이 층간 삽입되어있는 2차원 이온-금속 산화물 반도체 신물질 성장 및 MOCVD 대면적 박막 공정 개발
(2) 알칼리 금속 이온의 삽입/탈리 과정에 의한 multi-step 상변화 현상 관찰
(3) 2차원 재료의 얇은 두께로 인한 효율적인 상변화와 산화물의 화학적 안정성을 이용한

□ 연구개요
본 과제는 2차원 이온-금속 산화물 신물질을 이용한 전기화학적 상변화 기반 멀티레벨 메모리 소자 구현을 목표로 한다. 이 목표를 달성하기 위해서 다음과 같이 3가지 목적을 가지고 연구를 진행하였음.
(1) 알칼리 금속 이온이 층간 삽입되어있는 2차원 이온-금속 산화물 반도체 신물질 성장 및 MOCVD 대면적 박막 공정 개발
(2) 알칼리 금속 이온의 삽입/탈리 과정에 의한 multi-step 상변화 현상 관찰
(3) 2차원 재료의 얇은 두께로 인한 효율적인 상변화와 산화물의 화학적 안정성을 이용한 멀티레벨 메모리 소자 구현

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 2차원 구조의 이온 삽입 층상 산화물 성장을 위한 MOCVD 시스템 개발
알칼리 금속 이온이 층간 삽입되면서 층상 구조가 안정화된다는 사실을 이용하여 성장 과정 중에 알칼리 금속 이온 전구체를 공급할 수 있는 MOCVD 시스템을 개발하여 2차원 이온-금속 산화물을 성장하였음.

(2) 2차원 이온-금속 산화물의 전기화학적 상변화 특성 확인
성장 과정에 알칼리 금속 이온이 삽입된 2차원 이온-금속 산화물에 전압을 가할 경우, 알칼리 금속 이온이 층간 영역에서 이동하는 것을 확인하였음. 이온이 이동하면서 이온이 부족해지는 영역에서 다른 안정한 상으로 상변화가 일어나는 것을 관찰하였고 이러한 상변화가 가역적으로 일어나는 것을 확인함.

(3) 전기화학적 상변화 기반 멀티레벨 메모리 소자 구현
이온의 움직임에 의한 상변화가 일어나면서 컨덕턴스의 변화가 일어나는 것을 확인하였고, 이 현상을 이용하여 전기적 신호로 상변화를 제어함으로써 멀티 레벨을 가지는 메모리 소자의 구현을 성공하였음.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
(1) 연구 개발성과의 활용계획
본 과제를 통해 연구한 2차원 이온-금속 산화물 MOCVD 성장 시스템은 차세대 메모리로 주목 받고 있는 상변화 메모리 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있음. 성장 과정에서 이온이 삽입된 안정한 구조라는 점과 전기화학적 상변화 기반으로 전기적 신호로 상변화를 정밀하게 제어할 수 있다는 점에서 이 연구는 상변화 기반 메모리 소자 연구 분야에서 하나의 대안을 제시하였다고 말할 수 있음.

(2) 기대효과
본 연구팀이 개발한 2차원 이온-금속 산화물 MOCVD 성장 시스템을 이용하여 알칼리 금속 이온 Na⁺, K⁺와 전이금속 Mn, Co의 조합 외에 다양한 이온-금속 산화물을 성장할 수 있을 것으로 기대하고 있음. 이것은 그래파이트 기반의 2차원 그래핀 신물질의 등장으로 새로운 기초과학 실험과 응용이 제시되었듯이 이온-금속 산화물의 2차원 형태의 신물질 구현은 기존에 밝혀지지 않았던 재료 과학의 새로운 연구 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대하고 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) MOCVD 방식을 이용한 신물질 대면적 성장 ... 5
• (2) 전기화학적 상변화 특성 확인 ... 6
• (3) 전기화학적 상변화 기반 멀티레벨 메모리 소자 구현 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 31