단국대 연구팀, 초고밀도 메모리 신소재 개발

연구팀, 강유전체·액정 특성 활용
전자 종이·웨어러블 기기 등 활용 무궁

단국대 조병기 교수 연구팀이 개발한 강유전 원기둥 액정 모식도. 단국대 제공

단국대학교는 화확과 조병기(54) 교수 연구팀이 신태주 UNIST 교수팀과 공동으로 초고밀도 메모리 시대를 앞당길 ‘강유전 액정 소재’를 세계 최초로 개발했다고 27일 밝혔다.

현재 활용되는 반도체 메모리 기술은 주로 디램(DRAM)이나 낸드 플래시(NAND Flash)메모리다. 하지만 전원이 꺼지면 데이터 소실이나 집적도가 낮아 고밀도 메모리 개발에 기술적 한계가 있다.

대체 기술이 외부 전기장이 없어도 전하가 한쪽으로 쏠린 분극 상태를 유지하는 강유전성(ferroelectricity) 활용이다.

전기장에 따라 소재 분극이 전환될 수도 있고, 전기장이 사라져도 상태를 유지할 수 있는 특성이 있다.

반면 메모리 소자 크기가 작아질수록, 상온에서 분극 성질을 유지하기가 어려워 미세 공정 구현에 어려움이 있었다.

조 교수팀은 ‘트라이아졸’ 기반 화합물과 액정 특성을 활용한 나선형 원기둥 구조의 새 강유전체를 개발했다.

이 구조는 상온에서도 안정적으로 분극을 유지하고 필요할 때 분극 방향을 바꿀 수 있어 전원이 끊겨도 데이터 저장이 가능하다.

원기둥의 지름이 3나노미터(㎚, 10억분의 1미터)에 불과해 작은 면적에 많은 셀 배치가 가능한 장점으로 전력 소모가 적은 고밀도 차세대 메모리 소자에 적합하다.

조병기 교수는 “향후 전자 종이, 유연한 압전 센서, 웨어러블 기기 등 다양한 분야로 상용화가 가능하다”고 설명했다.

이번 연구 성과는 화학 분야 국제 학술지인 ‘Angewandte Chemie International Edition (IF = 16.1)’에 ‘Helical Columnar Liquid Crystal Exhibiting Both Polarization Retention and Ferroelectric Switching at Room Temperature’(상온에서 완전한 분극 유지와 강유전 스위칭을 구현하는 나선형 컬럼형 액정)‘ 제목으로 2025년 5월에 게재됐다.

천안 이종익 기자