Zein 단백질을 이용한 memristive device에 대한 연구

Abstract

현재 통용되는 메모리 반도체 소자의 한계를 극복하고 반도체 산업에서 경쟁력을 확보하기 위해 차세대 메모리 소자에 대한 연구가 진행되고 있다. RRAM은 차세대 메모리 소자의 대표적인 예시로서 다양한 분야로 활용될 가능성을 가지고 있으며wearable device 분야가 그 가운데 하나이다. Wearable device은 인체에 밀접한 위치에 존재하게 될 것이기에 인체에 무해한 소자를 제작하는 것은 필수적인 과정일 것이고, 본 논문에서는 옥수수에서 추출한 단백질인 zein을 이용하여 인체친화적인 RRAM을 제작하고 분석하였다. 본 논문은 처음으로 zein을 전자공학적인 용도로 사용해 차세대 비휘발성 메모리 RRAM을 제작하였다. 스핀코팅 공정을 진행하기 위하여 알맞은 용매를 선정하기 위한 실험을 진행하였으며 안정적인 특성을 나타내는 메모리 소자를 제작하기 위해 공정 변수를 찾는 연구를 진행하였다. Methanol을 용매로 하여 만든 zein 용액이 가장 높은 안정성을 보였으며 Keithley 4200 sourcemeter를 이용해 소자의 I-V curve와 안정성을 측정하였다. Al/zein/ITO 소자의 ION/OFFratio는3.93104이고endurance는 50회 이상 안정성을 보이고 retention time은104초 이상 안정성을 보여 기존에 제작된 친환경 물질 기반 RRAM보다 높은 메모리 특성을 보였다. FT-IR 결과를 통하여 소자가 작동하는 carbon filament 모델을 설명하였으며 전하가 이동하는 메커니즘을 설명하기 위해 I-V fitting을 진행하였다. 이 연구는 인체친화적인 소자를 제작함에 있어 zein을 새로운 후보로 내세우며 다른 후보보다 높은 메모리 특성과 안정성 그리고 가격의 장점을 이유로 차세대 메모리 소자와 wearable 분야에 활용될 가능성을 제시하고 있다.