조병진 KAIST 교수팀

국내 연구진이 ‘꿈의 신소재’로 불리는 ‘그래핀’을 활용, 플래시 메모리 반도체의 성능과 수명을 획기적으로 개선하는 데 성공했다. 삼성전자 등 전자업계의 최대 화두인 20나노미터(㎚·10억분의1ｍ)급 플래시 메모리의 상용화를 앞당길 수 있는 성과로 평가된다.

조병진 한국과학기술원(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 “차세대 플래시 메모리의 전극 소재를 금속에서 그래핀으로 바꾼 결과, 데이터 보존 시간과 수명이 크게 늘어났다.”고 21일 밝혔다. 연구 성과는 국제학술지 ‘나노 레터스’에 게재됐다. 그래핀은 두께가 원자 하나 정도에 불과한 2차원의 탄소 구조체로, 전자의 이동속도가 무한대에 가까운 특성을 갖고 있다. 현재 시장의 주류인 30나노급 이상 크기의 플래시 메모리는 질화탄탈늄(TaN) 금속을 사용하지만, TaN을 20나노급에 사용할 경우 고온에서 장기간 데이터 보존이 불가능한 한계가 있다.

이를 해결하기 위해 조 교수팀이 기존 금속 전극 플래시 메모리를 그래핀으로 교체하자 데이터 보존 시간은 상용화 조건인 10년 이상으로 늘어났고, 데이터를 쓰고 지우는 능력도 기존 제품에 비해 70% 이상 향상됐다. 특히 이 같은 성과는 기존 생산 공정에 바로 적용할 수 있다는 점에서 높은 평가를 받고 있다. 조 교수는 “금속의 경우 얇고 가볍게 만들면 저항이 커지는 단점이 있지만, 그래핀은 워낙 얇고 전도성이 뛰어나 전기적 한계가 없다.”면서 “플래시 메모리뿐 아니라 자동차, 국방, 의료 부문의 시스템 반도체에도 응용이 가능할 것”이라고 설명했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr