KENTECH 오상호 교수 연구팀이 백금·BaTiO3·LSMO로 이뤄진 강유전체 터널접합(FTJ) 소자에 실제로 전압을 가한 상태에서 원자분해능 주사투과전자현미경으로 원자층별 분극 변화를 관찰했다. 위쪽 Pt/BaTiO3 계면에서는 산소 공공이, 아래쪽 BaTiO3/LSMO 계면에서는 La가 Mn 자리를 대신한 양이온 자리 결함이 서로 다른 방식으로 분극을 붙잡아, 반대 방향 전압을 가해도 강유전체 전체가 완전히 뒤집히지 않는 현상을 확인했다. 연구팀은 이를 '비대칭 이중 계면 고정 메커니즘'으로 규명했다. 이 결과는 계면의 산소 결손과 원자 자리 결함을 줄이는 설계 기준을 제시해, 비휘발성 메모리와 인공지능용 반도체 성능 개선에 참고될 것으로 기대된다.
핵심
- 실제 작동 중인 FTJ 소자에서 원자층 단위로 분극 변화를 직접 관찰했다.
- 위아래 계면에서 산소 공공과 양이온 자리 결함이라는 서로 다른 결함이 분극을 고정하는 것을 확인했다.
- 두 결함이 동시에 작용해 분극이 완전히 뒤집히지 않고 경계가 남는 '비대칭 이중 계면 고정 메커니즘'을 규명했다.
- 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴스드'에 게재됐다.
원문 · 전자신문 — KENTECH, 차세대 강유전체 메모리 작동 한계 원인 원자 수준에서 규명
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