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윤순길 교수, 세계적 나노학술지 논문 게재

  • 작성자주우영
  • 작성일2009-12-31 04:12:53
  • 조회수1781
  • 첨부파일
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순수 충남대 연구진들로 ‘개가’

저온 MOCVD 방법으로 통한 박막 및 나노와이어 제조 원천 공정기술 확보



 충남대학교 윤순길 교수팀의 연구 결과가 세계 최고의 나노분야 과학저널인 ‘나노레터’지 에 12월 29일 게재됐다.


 윤순길 교수팀은 저온에서 대면적 양산을 가능케하는 화학기상증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD))을 이용한 상변화메모리 재료의 박막 및 나노와이어의 제조 메커니즘(Transport mechanism)을 규명했다.

 

 이번 연구결과는 세계 최고수준의  나노분야 과학저널인 ‘나노레터(Nano Letters)’ 온라인판 12월 29일(화)자에 게재됐다.

 

 윤순길 교수의 주도하에 진행된 이번 연구는 △안준구 박사과정생(제1저자, 충남대) △박경우 석사과정생(충남대) △정현준 석사과정생(충남대)가 참여한 연구로 순수 국내 연구인력만을 통한 성과라는 점에서 의의가 높다.


 

 이번 연구는 교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 지원하는 △중견연구자지원사업(도약연구) △중견연구자지원사업(핵심연구) △BK21 지원 산학연 네트워크 첨단 지능형 부품소재 인력양성 사업단 △지식경제부의 에너지인력양성 사업의 지원을 받아 수행되었다.

 

 윤순길 교수 연구팀은 이번 연구에서 저온에서 화학기상증착법을 이용해 상변화재료인 InSbTe의 박막 제조 및 나노와이어 성장을 조절하여 고집적 상변화메모리 소자에의 응용을 가능케 하는 공정방법을 개발하였다.


지금까지 상변화재료에 대한 연구는 대부분 Ge-Sb-Te(GST) 재료를 이용하여 고집적 소자를 만들기 위해 화학 기상 증착법에 대한 공정기술을 확보하기 위하여 연구가 집중되고 있다. 그러나 많은 연구기관에서 아직도 100nm 급 소자에의 적용을 위한 공정기술을 확보하고 있지 못하는 실정이다. 또한 GST 물질의 원천특허 또한 선진국에 집중되어 있어 연구개발의 어려움을 가지고 있으며, GST 물질은 디지털(Digital)레벨의 메모리로 응용되고 있다.


 그러나, 윤 교수팀은 대 면적 양산을 가능케 하는 MOCVD (유기금속 화학증착)법을 이용하여 In-Sb-Te(IST) 재료를 저온(약 250oC) 에서 단순한 공정압력만을 조절함으로써, 박막증착 및 나노와이어를 제조하는 데 성공하였다.


 기존의 나노와이어들이 높은 온도( > 500oC)에서 촉매반응을 통해 제조되고 있는 반면, 본 연구는 촉매반응을 일으키는 Au 등과 같은 귀금속 Nano dot 들이 필요 없이 저온(~ 250oC)에서 13 x 102 Pa 의 공정압력 변화를 통해 상변화 재료인 IST 나노와이어를 제조할 수 있었다.


 이렇게 제조된 IST 나노와이어를 이용하여 상변화 메모리 소자의 특성을 구현해본 결과 약 1.6V에서 문턱전압(Threshold Voltage)을 나타내었고, 각각 비정질(Amorphous)과 결정질(Crystalline)에서 100배의 차이를 보이는 메모리 특성을 나타내었으며, 또한 이를 통하여 멀티(Multi)레벨의 메모리 구동의 가능성도 확인할 수 있었다.


 또한 윤순길 교수팀은 개발된 MOCVD 공정기술법을 이용하여 100nm 급 트렌치구조(trench structure)에 95% 이상의 Step Coverage 를 보이는 공정기술을 개발하였으며,   재료의 조성을 간단하게 조절할 수 있는 방법과 증착속도를 높이는 공정기술을 확보하는데 성공하였다. (J. Materials Chemistry (Impact Factor : 4.6) 에 출판중)


 이를 통하여 제조된 IST 재료의 물성특성 평가결과, 제조된 IST 재료는 비 정질상으로서 메모리 셀안에 고르게 증착되어 기존의 낮은 결정화온도로 인해 화학기상증착법을 통한 고집적 메모리 셀 제조의 어려움을 가졌던 GST 재료개발의 문제점을 해결할 수 있게 되었다. 또한 개발된 IST 재료를 이용한 메모리 소자 특성을 분석해 본 결과 멀티(Multi)레벨의 메모리 구동 특성을 나타내어 차세대 비휘발성 멀티 레벨 메모리 응용에의 초석을 마련하였다.

 

연구를 주도한 윤순길 교수는 “이번 연구는 지금까지 화학 기상 증착법을 통한 상변화메모리 재료의 고집적 공정기술개발에 어려움을 갖고 있던 현실에서 저온 MOCVD 방법을 이용하여 단순 공정압력 조절을 통한 박막 및 나노와이어를 제조할 수 있는 획기적인 원천 공정기술을 순수 국내 연구 인력만을 통하여 개발하였다는 점에서 뜻 깊은 일이라 ”고 연구의의를 밝혔다. 이들 내용은 곧 국내 특허로 출원될 예정이다.




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