[사업단 소식] 동국대 김성준 연구팀, 한-독 기술 협력으로 HfAlOx 기반 강유전성 터널 접합 소자 개발
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작성자 관리자 조회179회 작성일 23-09-04 13:51본문
(왼쪽부터) 동국대 전자전기공학부 김지형, 김다혜 석사, 김성준 교수. Fraunhofer IKTS 소속 Microelectronic Materials and Nanoanalysis의 André Clausner 박사.
CMOS 기술과 호환 가능한 HfAlOx 기반 강유전성 터널 접합 소자 제작
뛰어난 비휘발성 메모리 특성을 확보하여 인공지능 응용 구현에 성공
나노역학과 기계적 신뢰성을 연구하는 독일의 Fraunhofer IKTS 연구팀과 긴밀히 협력
나노 분야 저명 국제 학술지 ‘Advanced Intelligent Systems’ 온라인 게재 및 커버 선정
동국대학교 전자전기공학부 김지형, 김다혜 석사 (공동 제1저자), 김성준 교수 (교신저자)로 구성된 연구팀이 강유전성 HfAlOx 박막 기반 차세대 메모리 소자를 개발했다고 발표했다.
기존 Perovskite 기반 강유전성 터널 접합 소자는 안전성 및 내구성 문제, 공정 복잡성과 CMOS 호환이 불가능하다는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서 개발한 강유전성 박막은 뛰어난 신뢰성과 CMOS 호환성, 낮은 소비 전력과 고밀도 저장의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 제작한 HfAlOx는 ALD 기술을 통해 정확한 두께 조절과 Al 도핑 농도의 최적화를 달성했고, 메모리 특성 및 시냅스 소자 특성을 개선했다.
김성준 교수는 “공동 1저자 학생이 직접 서울대학교 반도체공동연구소와 동국대학교 MINT 청정실 장비를 활용하여 소자 제작을 진행하였고, 다른 공동 1저자 학생은 독일 Fraunhofer IKTS 연구팀에 파견되어 긴밀히 협력했다. 우수한 저장 용량과 높은 응답 속도를 제공하여 대용량 고속 소자가 요구되는 분야에서 핵심적인 역할을 할 것으로 예상한다”며 “뉴런 형태의 정보 처리와 기억 기능을 효과적으로 모방하고 구현하는 데 활용이 가능할 수 있을 것”이라고 기대를 나타냈다.
본 연구는 산업통상자원부가 주관하는 "첨단소재기반 스마트팩토리 글로벌인재 양성 사업“ 과제의 지원을 받아, 나노역학과 기계적 신뢰성 연구의 전문가들로 구성된 독일의 Fraunhofer IKTS 연구팀과 협력하여 진행됐다. 김성준 연구팀은 소자의 설계와 공정 및 전기적 특성 분석을 담당했고, Fraunhofer 연구팀은 박막 분석에 초점을 맞췄다.
HfAlOx 박막의 어닐링 온도, Al 도핑 농도와 박막 두께 등 공정 조건의 최적화를 통해 메모리 특성을 개선했다. 김성준 연구팀은 올해 4월 Nanoscale, 5월 Advanced Intelligent Systems 등 저명한 국제 학술지에 HfOx기반 강유전성 소자에 관한 연구를 꾸준히 게재하고 있다. 현재 IGZO 및 MoS2 channel 기반 FeFET의 메모리소자 연구가 진행중이고 시냅스 특성 구현에 성공했다.
해당 연구결과는 <Effect of Al Concentration on Ferroelectric Properties in HfAlOx-Based Ferroelectric Tunnel Junction Devices for Neuro-inspired Applications>라는 제목으로 나노 분야 저명 국제 학술지 「Advanced Intelligent Systems (IF=7.298)」 23년 5월 온라인에 게재됐고 저널 커버에 선정됐다.
