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뉴사우스웨일스 대학(University of New South Wales)의 연구진은 특수 설계된 나노 전극을 이용해서 강유전성을 가진 새로운 비휘발성 메모리를 만들었다. 이 메모리는 3V 미만의 적절한 전압에서 비파괴적으로 판독될 수 있고, 약 10^3의 상대적으로 높은 오프-온 비율(OFF ndash;ON ratio)을 가진다. 강유전체는 강자성체처럼 영구 쌍극자 모멘트를 가진다. 그러나 강유전체의 경우에 쌍극자 모멘트는 자기가 아니라 전기를 이용하고, 자기장이 아니라 전기장을 사용해서 배향시킨다. 이것은 디지털 정보를 강유전성 박막 속에 전기적으로 저장할 수 있기 때문에 다양한 분야에 적용될 수 있다. 강유전체는 자성체와 마찬가지로 도메인 벽을 가지지만, 10 ~ 100배 더 작다. 강유전성 도메인 벽은 일반적으로 1 nm의 폭을 가진다. 매우 작은 크기 때문에, 강유전성 도메인 벽은 구조적 및 대칭적인 변화가 발생할 수 있다. 이러한 변화는 재료의 특성을 매우 바꿀 수 있다. 유전성 도메인 벽은 절연체 벽보다 훨씬 더 큰 전도성을 가진다. 강유전체의 전기 쌍극자는 외부 전계에 의해서 재배향될 수 있기 때문에, 강유전성 도메인 벽을 생성하고 제거하고 재배치할 수 있다. 이번 연구진은 강유전성 물질인 BiFeO3 박막으로 비휘발성 메모리를 만들었다. 전자빔 나노리소그래피(electron-beam nanolithography)를 사용해서, 박막 위에 Pt/Ti 금속 전극을 패터닝했다. 이런 특정 전극 배열으로 전극 간에 인가된 전계가 나노크기에서 안정화될 수 있기 때문에 중요하다. 메모리를 상용화시키기 위해서는 대량 생산 방법을 개발해야 하고, 다른 유사한 재료를 더 조사함으로써 메모리 성능을 최적화하고 내부 구조를 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Science Advances에 ldquo;Nonvolatile ferroelectric domain wall memory rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1126/sciadv.1700512). |
