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광 매개 다중 레벨 데이터 저장을 위한 유연한 구리 요오드화물 RRAM 장치 개발

요약 인천대학교의 연구팀이 유연한 전자기기와 IoT 시대의 요구에 부응하는 새로운 메모리 기술을 개발했습니다. 이 기술은 빛에 반응하는 구리 요오드화물(CuI)을 이용한 저항성 랜덤 액세스 메모리(RRAM) 장치로, 저전력으로 다중 레벨 데이터 저장이 가능합니다. 이 장치는 높은 투명도와 낮은 전기 저항, 뛰어난 홀 이동도를 자랑하며, 유연한 기판에 적용 가능해 플렉시블 디스플레이와 같은 유연한 전자기기에 특히 유용합니다. 또한, 광메모리 특성을 이용해 광학 데이터 저장과 처리 분야에 활용될 수 있으며, 에너지 효율적인 솔루션을 제공함으로써 전자기기의 배터리 수명을 연장하고 사용자 경험을 향상시킬 것으로 기대됩니다. 이 혁신적인 메모리 기술은 차세대 컴퓨팅 시스템 발전에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

기본 정보

특허명: 형성 공정이 없는 초저전력 데이터 저장 애플리케이션을 위한 광매개 다중 레벨 플렉시블 구리 요오드화물 저항성 랜덤 액세스 메모리 소자 및 이의 제조방법
대표 발명자: 진성훈 교수
출원번호: 10-2023-0110799

발명의 배경 및 필요성

기술 발전 과정

메모리 기술은 자기 저장 장치에서 시작해 DRAM, SRAM 등의 반도체 기반 메모리로 발전했으며, 플래시 메모리는 비휘발성 저장 솔루션으로서 이동식 전자기기의 발달에 기여했음
RRAM은 금속 산화물을 이용한 저항 변화로 데이터를 저장하는 기술로, 플래시 메모리를 잇는 차세대 기술로 주목받고 있음

기술의 중요성

유연한 전자기기의 산업 변화와 모바일 기기 및 IoT의 확산에 따라 에너지 효율적이고 구부러짐에 견딜 수 있는 메모리 기술의 필요성이 증가함
데이터의 보안성과 저장량의 중요성이 커지면서, 더 많은 데이터를 작은 공간에 저장할 수 있는 혁신적인 메모리 기술 개발이 추진되고 있음

구현방법

기술의 원리 및 특성

빛에 반응하여 전기적 특성이 변하는 구리 요오드화물(CuI)을 활용, 높은 투명도와 낮은 전기 저항, 높은 홀 이동도를 가짐
구리 요오드화물을 포함한 저항 변화 메모리(RRAM) 장치는 저전력으로 데이터 저장이 가능하며 에너지 효율적임

RRAM 장치 제작 과정

기판 위에 하부 전극을 준비하고 구리(Cu) 박막을 증착한 후, 요오드(I)와 반응시켜 저항 변화층을 형성함
실온에서 진공 상태에서 요오드를 증발시켜 구리와 반응시키는 방식으로 저항 변화층을 만듦
상부 전극은 은(Ag)을 포함할 수 있으며, 하부 전극은 인듐 주석 산화물(ITO), 금(Au), 백금(Pt) 등 다양한 재료를 사용할 수 있음
상부 전극과 저항 변화층 사이에 슈토키 접촉을 형성하고, 상부 전극의 금속 양이온이 슈토키 장벽의 높이를 조절함
장치 보호를 위해 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 실리콘 산화물(SiO2), 탄탈럼 산화물(Ta2O5) 등을 포함하는 수동층을 추가함
RRAM 장치는 빛의 반응성을 활용해 다양한 저항 상태로 변경, 다중 레벨 데이터 저장이 가능함

기술의 주요 장점

저전력으로 데이터를 저장하는 에너지 효율적인 메모리 장치
빛에 반응하여 다중 레벨의 데이터 저장 상태를 변경할 수 있는 RRAM 장치
유연한 기판에도 적용 가능하여 유연한 전자 장치 제작에 유용
수동층을 통한 장치의 안정성 및 보호 기능 강화

활용 방안 및 기대효과

CuI 기반 RRAM의 활용 가능성

저전력으로 안정적인 작동이 가능해 에너지 효율이 중요한 장치에 적합함
유연한 전자기기 및 플렉시블 디스플레이에 적용될 수 있는 메모리 소자임
광메모리 특성을 이용해 광학 데이터 저장과 처리 분야에 활용 가능함
자율 주행, 뉴로모픽 시스템, 보안 시스템 등 고메모리 밀도와 초저전력을 요구하는 분야에 적합함
사물 인터넷(IoT) 기기에 통합해 스마트하고 에너지 효율적인 솔루션을 제공할 수 있음

기대 효과

낮은 전압에서도 고성능을 유지해 에너지 소비를 줄이고 전자기기의 배터리 수명을 연장할 수 있음
다기능성과 높은 저장 밀도를 지닌 메모리 기술로 차세대 컴퓨팅 시스템 발전에 기여할 것으로 기대됨
고유의 광전자 특성을 활용한 새로운 메모리 소자 개발로 기술 혁신을 선도할 수 있음
유연성과 환경 안정성을 갖춘 메모리 소자로 다양한 전자기기에 쉽게 통합될 수 있음
저전력, 고밀도, 유연성을 겸비한 메모리 소자로 전자기기의 성능과 사용자 경험을 향상시킬 것으로 예상됨

시장 동향

메모리 시장 동향

기술 SWOT 분석

Strengths

에너지 효율적인 메모리 장치

저전력으로 데이터를 저장하여 에너지 효율성이 뛰어납니다.

다중 레벨 데이터 저장 가능

빛에 반응하여 다양한 저항 상태로 변경이 가능하며, 이를 통해 다중 레벨의 데이터 저장이 가능합니다.

유연한 전자 장치 제작에 적합

유연한 기판에도 적용 가능하여 유연한 전자기기 및 플렉시블 디스플레이 제작에 유용합니다.

장치의 안정성 및 보호 기능

수동층을 통해 장치의 안정성과 보호 기능이 강화되었습니다.

Weaknesses

제조 공정의 복잡성

하부 전극, 저항 변화층, 상부 전극의 순차적 증착과 슈토키 접촉 형성 등 제조 공정이 복잡합니다.

기술적 난이도

빛에 반응하는 구리 요오드화물의 특성을 정밀하게 제어하는 기술적 난이도가 높습니다.

Opportunities

에너지 효율적인 장치에 적합

저전력으로 안정적인 작동이 가능하여 에너지 효율이 중요한 장치에 적합합니다.

광학 데이터 저장과 처리 분야

광메모리 특성을 이용해 광학 데이터 저장과 처리 분야에 활용할 수 있습니다.

차세대 컴퓨팅 시스템 발전 기여

다기능성과 높은 저장 밀도를 지닌 메모리 기술로 차세대 컴퓨팅 시스템 발전에 기여할 수 있습니다.

Threats

기존 메모리 기술과의 경쟁

DRAM, SRAM, 플래시 메모리 등 기존의 성숙한 메모리 기술과의 경쟁에서 밀릴 수 있습니다.

기술적 진입 장벽

고도의 기술적 전문성과 제조 공정의 복잡성으로 인한 진입 장벽이 존재합니다.

Summary

Strengths

저전력, 다중 레벨 데이터 저장, 유연성, 장치 보호 기능 등을 갖춘 에너지 효율적인 메모리 장치입니다.

Weaknesses

제조 공정의 복잡성과 기술적 난이도가 높습니다.

Opportunities

에너지 효율적인 장치, 광학 데이터 저장, 차세대 컴퓨팅 시스템 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.

Threats

기존 메모리 기술과의 경쟁과 기술적 진입 장벽이 존재합니다.

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
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