한국기초과학지원연구원은 전자현미경연구부 김영민 박사팀이 인공 초격자(超格子) 산화물 내 산소원자 결함의 분포에 따라 유전분극 조절되는 메카니즘을 ‘수차보정 전자현미경’을 활용해 원자단위에서 처음 규명했다고 22일 밝혔다.

이번 연구를 통해 박막형태로 전자소자에 사용되는 강유전 산화물의 유전특성을 간단한 산소원자 결함 조절만으로 구현할 수 있다는 것을 입증함에 따라 박막형 차세대 메모리 및 전자소자 개발에 새로운 가능성을 열게 됐다.

연구팀은 먼저 자연상태에서 유전특성을 나타내지 않는 산화물 두 가지를 결합해 인공 초격자 재료를 만들고, 이 초격자 재료의 결정 구조내 산소원자 결함을 조절하게 되면 전기장을 가하지 않아도 스스로 전기분극을 만들어 내는 강유전체(强誘電體) 물질로 변화된다는 사실을 전자현미경으로 처음 발견했다.

김영민 박사는 “이번에 전자현미경으로 규명된 새로운 물리 현상은 박막형 산화물 전자소자의 원천 연구에 중요한 정보를 제공할 것으로 전망된다”라며 “향후 차세대 메모리, 스핀밸브 소자를 비롯한 새로운 특성을 갖는 전자소자 개발에 큰 모멘텀을 줄 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 나노과학분야 세계적 학술지인 ‘나노레터스’ 4월 18일자 온라인판에 게재됐다.