차세대 전자기기 응용 분야 핵심 소재로 주목받고 있는 비휘발성 유기 메모리 소재를 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 김봉중 교수(교신저자)와 이광희 교수(공동교신저자) 공동연구팀이 세계 최초로 개발했다. 연구팀은 실온 영역에서 미세한 온도 변화에 따른 유기물 단결정의 가역적 상변이를 통해, 10만배 이상의 저항 변화와 열적 히스테리시스(Hysteresis)를 끌어냈다.
'히스테리시스'는 어떠한 물리적 상태와 물리량이 그 물질이 겪어 온 상태의 변화과정에 의존하는 현상을 뜻한다.
비휘발성 유기 메모리 물질은 가볍고 투명함과 동시에 유연해, 차세대 전자기기 응용 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그러나 유기물 반도체가 전하 이동도가 낮고, 실온 영역(섭씨 30도 이하)에서 급격한 저항 변화 특성을 갖는 물질이 전무해 재료 개발 및 상용화가 늦어지고 있다.
연구팀은 유기물 반도체의 높은 전기적 특성 특성을 확보하기 위해 분자량이 다른 비전도성 첨가제 폴리스티렌(poly styrene)을 고성능 단분자 유기 반도체인 'C8-BTBT(Benzothienobenzothiophene)' 물질과 혼합해 얇은 박막을 형성한 후, 용매 기상 열처리법을 통해 단결정 막대를 제작했다.
김봉중 교수는 27일 "상온, 저전압 조건에서 구동 가능한 비휘발성 유기 메모리 소재를 개발했다는데 가장 큰 의의가 있다"며 "투명하고 유연한 다기능 전자 시스템이나 고도로 집적 가능한 비휘발성 메모리 개발에 활력을 불어 넣을 것으로 기대한다"고 말했다. 이번 연구 성과는 세계적인 나노분야 최고 권위지인 'Small'에 2019년 12월 20일자 온라인 게재됐고, 표지 논문으로 선정됐다.