DGIST, 초절전 메모리 새 원리 규명

(왼쪽부터) DGIST 김소연 박사·김영욱 교수, KAIST 조길영 교수./DGIST 제공

DGIST 화학물리학과 김영욱 교수 연구팀이 KAIST 조길영 교수 연구팀과 공동으로, 그래핀 등 초박막 물질을 샌드위치처럼 적층해 전기로 정보를 쓰고 지울 수 있는 새로운 메모리 원리를 규명했다. 

인위적 구조 변형 없이 적층만으로 강유전성과 유사한 메모리 특성을 구현한 성과로, 초저전력 전자소자와 양자 메모리 개발에 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 기존 강유전 물질이 두께가 얇아질수록 성능 저하와 공정 복잡성 문제가 있다는 한계를 극복하기 위해, 강유전성이 없는 물질들의 결합을 통해 인공적으로 메모리 특성을 만들어내는 접근을 택했다. 

그래핀과 α-RuCl₃ 사이에 얇은 절연체인 육방정계 질화붕소(hBN)를 삽입한 적층 구조를 구현한 결과, 계면에서 전하 재배열이 일어나 전기적 쌍극자가 자발적으로 형성되며 정보 저장이 가능함을 확인했다.

해당 소자는 약 30K(영하 243도)에서 가장 안정적으로 작동했으며, 전원을 꺼도 저장 정보가 5개월 이상 유지되는 비휘발성을 보였다. 또 외부 자기장이나 방향의 영향을 받지 않고 전기적 상호작용만으로 제어할 수 있어, 안정성과 에너지 효율 측면에서 기존 방식 대비 장점이 크다.

김영욱 교수는 “구조를 변형하지 않고 물질을 쌓는 것만으로 전기적으로 제어 가능한 새로운 물성을 발견했다는 점에서 의미가 크다”며 “극저온에서 동작하는 양자 컴퓨터용 메모리와 초절전 차세대 반도체로의 확장 가능성이 크다”고 말했다.

이번 연구에는 DGIST 화학물리학과 김소연 박사가 제1저자로 참여했으며, 한국연구재단과 기초과학연구원의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 2026년 1월 6일자로 게재됐다.

/김락현기자 [e-mail]