세계 최초 강유전체 개발 성공! 반도체의 성능을 향상 시킬 강유전체는 무엇일까?

UNIST의 오윤석 교수팀과 미국 Rutgers대학교 정상욱 교수와 공동연구를 진행해 세계 최초로 강유전체 개발을 성공했다고 지난 1월 13일 발표했다.

오윤석 교수팀이 개발한 강유전체는 무엇일까. 강유전체는 전류가 흐를 때 분극이 발생하고 그 후 전류가 흐르지 않을 때에도 분극을 유지하는 물질이다. 강유전체는 전류가 흐르지 않을 때에도 기억이 필요한 저장장치나 배터리 시간을 연장시킬 수 있다. 차세대 반도체를 대신할 물질로 보이는 가운데 강유전체는 어떠한 이유로 저러한 많은 특성을 가질 수 있을까. 강유전체가 어떤 구조로 이루어져있기에 그러한 많고 우리에게 필요한 성질들을 가지는 것일까.

자기장으로 전기분극을 조절하는 동시에 전기장으로 자기분극까지 조절할 수 있는 다강체 물질이 되기 위해서는 하나의 물질이 강유전성과 자성을 동시에 가져야만 하기 때문에 그러한 다강체 물질은 우리가 찾기 매우 희박하다.

그래서 오윤석 교수 공동연구팀은 지금까지와의 다른 원리의 강유전체를 찾기 위해 외부전압을 가했을 때 양극과 음극의 배열이 수평으로 변하는 강유전체를 개발하였다. 보통의 강유전체는 전기가 통하지 않는 절연체이기 때문에 내부에 전기분극을 지니고 있지만 외부전압이 가해지면 분극의 배열이 뒤집히는 분극현상이 발생한다.

(출처 : UNIST NEWS)

차세대 메모리 소자로 주목받고 있는 강유전체는 이때까지는 x, y, z축 중 한 개의 축으로만 극성을 나타내서 수직방향으로 분극현상이 바뀌었지만 이번 오윤석 교수와 정상욱 교수팀은 구조체의 회전으로 인해 분극이 발생하도록 칼슘(Ca) - 스트론튬(Sr) - 타이타늄(Ti) - 산소(O)를 각각 격자형태로 규칙적으로 배열해 새로운 강유전체를 개발하였다.

앞으로의 강유전체에 관한 연구가 더 많아지면 우리 생활이 훨씬 편리해지지 않을까. 차세대의 메모리 소자로 불리는 강유전체로 인해서 반도체로 이루어진 지금의 삶보다 더 나은 삶을 살 수 있을 것이다. 또한 우리의 노트북이나 휴대폰의 배터리 또한 엄청나게 길어질 것이다. 우리에게 더욱 더 첨단화된 삶을 줄 물질이 바로 강유전체인 것이다.

일반적인 시각과 다르게 새로운 방법으로 접근한 오윤석 교수와 정상욱 교수처럼 대한민국의 청소년들이 기존의 방식을 버리고 색다른 사고를 하여 창의성으로 더 많은 연구를 하고 그 기술로 더 많은 개발이, 그리고 그 연구와 개발로 인하여 우리 삶이 더 편안하고 효율적인 삶이 될 수 있길 바란다. 대한민국 청소년들이 가진 창의성으로 이 세계가 나아질 것이라 믿어 의심치 않다.

[대한민국 청소년 기자단 IT과학부=문주원 기자]

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