연세대학교 심우영 교수 연구팀은 기존 전이금속 기반 멤트랜지스터의 한계를 극복하고, 저전력으로 구동이 가능한 새로운 III-V족 원소 기반 반도체 멤트랜지스터를 개발했습니다. 이 연구는 기초과학연구원, 한국세라믹기술원, 연세대학교와의 공동연구로 이루어졌습니다.

• 멤트랜지스터 소개: 멤트랜지스터는 메모리와 트랜지스터의 기능을 통합한 소자로, 메모리 저장과 논리 연산 기능을 동시에 수행할 수 있습니다. 기존에는 멤리스터와 트랜지스터가 독립적으로 작동했으나, 멤트랜지스터는 이 두 기능을 하나로 통합하여 소자의 밀도 문제를 해결했습니다.

• 신소재 개발: 연구팀은 고전력 소모와 소재 한계에 직면한 기존 멤트랜지스터를 개선하기 위해 III-V족 원소 기반의 새로운 반도체 소재를 개발했습니다. 이 소재는 저전력으로도 반데르발스 갭 내부의 이온 이동이 가능하며, 반도체 특성을 발휘합니다.

• 소재 선정 및 개발 과정: 고속 계산법을 통해 이온 이동 가능성이 있는 층상형 구조의 물질을 선별하고, 그 중 반도체로 사용될 수 있는 III-V족 기반 40개 후보 물질 중 10종을 최종 선별하여 합성에 성공했습니다.

• 성능 검증: 새롭게 개발된 소재는 실험을 통해 이온 이동과 메모리 특성이 발현되는 것을 확인했습니다. 또한, 반도체 특성을 함께 확인하여 멤트랜지스터로의 활용 가능성을 입증했습니다.

• 산업적 의의: 이 연구는 실리콘 기술과 호환되면서도 저전력으로 구동 가능한 멤트랜지스터의 개발로, 메모리 및 반도체 산업에서 소재의 제한성을 해결할 수 있는 새로운 방안을 제시합니다.

이번 연구는 멤트랜지스터 소재 개발에 있어 새로운 사고틀을 제시하고 실험적으로 구현한 것에 큰 의미가 있으며, 새로운 III-V족 멤트랜지스터로 기존 문제를 해결하고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.