[로이슈 전여송 기자] 성균관대학교 공동연구팀이 차세대 반도체 소자로 주목받는 멤리스터의 무작위적 저항 변화 메커니즘을 규명했다고 5일 밝혔다.

성균관대학교(총장 유지범) 신소재공학부 윤정호 교수 연구팀은 인천대학교 김경태 교수 연구팀, 한국과학기술연구원(KIST) 허성훈 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 휘발성 이온 이동형 멤리스터의 저항 변화가 다중 전도성 경로와 열 효과가 결합된 메커니즘에 의해 발생한다는 사실을 확인했다.

멤리스터는 전압이 가해지면 내부에 금속 이온으로 이루어진 전도성 경로가 형성되고 전압이 제거되면 다시 사라지는 특성을 가진 반도체 소자다. 이러한 특성은 난수 생성과 확률 기반 연산 시스템 등 차세대 컴퓨팅 기술에 활용 가능성이 제기돼 왔다.

연구팀은 나노미터 단위 열을 측정할 수 있는 주사열현미경(SThM) 기법을 활용해 멤리스터 소자 표면에서 발생하는 열을 측정했다. 그 결과 소자 내부에서 여러 발열 지점이 나타났다 사라지는 현상이 확인됐으며, 이를 통해 다수의 전도성 경로가 동시에 형성되고 재배치되는 과정이 발생한다는 점을 확인했다.

연구팀은 해당 특성을 활용해 디지털과 아날로그 방식 난수를 모두 생성할 수 있는 진성난수발생기를 구현하고 데이터 암호화 및 복호화 실험을 수행했다. 또한 확률론적 컴퓨팅 방식으로 이진 전가산기 회로의 역연산을 수행하는 실험도 진행했다.

윤정호 교수는 “멤리스터의 저항 변화가 다중 경로와 열 효과의 상호작용으로 발생한다는 점을 확인했다”며 “해당 소자를 활용한 차세대 반도체 기술 연구를 이어갈 계획”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 게재됐다. 연구는 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발 사업, 집단연구지원사업, 개인기초연구사업 등 지원을 받아 수행됐다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr