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전북대학교 황희원 학부생(신소재공학부 전자재료공학전공, 지도교수 김태욱)이 최근 강원도 평창에서 열린 ‘2024 한국전기전자재료학회 추계학술대회(KIEEME 2024)’에서 학부생 경진대회 부문 최우수상을 수상했다.
황희원 학생은 이번 대회에서 ‘포스폰산 자기조립 단분자막(Phosphonic Acid Self-Assembled Monolayer, PA-SAM)’ 물질의 비율을 최적화 하고, 산화 알루미늄 기반 플로팅 게이트 메모리 트랜지스터와 뉴로모픽 특성에 미치는 영향을 밝힌 연구 성과를 발표해 우수성을 인정받았다.
PA-SAM 물질은 소자의 표면 처리에 특히 효과적이고, 고밀도의 자기조립 단분자층 구조로 소자 표현의 균인성을 높일 수 있다. 이러한 층은 단 몇 나노미터 두께에 불과해 소자의 물리적 구조에 거의 영향을 주지 않으면서도 전하 이동 특성과 소자 인터페이스 조정에 유리한 장점을 갖고 있다. 이번 연구에서 사용된 주요 물질은 ‘PFPA(12-pentafluorophenoxydodecylphosphonic acid)’와 ‘ODPA(octadecylphosphonic acid)’로, 각각 특유의 화학적 성질을 지닌다.
PFPA는 우수한 수분 저항성과 높은 전자 이동성을 제공하며, ODPA는 길 알킬 사슬 구조로 인해 강력한 반데르발스 힘을 형성하여 화학적 안정성을 높인다.
황희원 학부생은 이 두 물질을 혼합해 소자를 제작하고, 각각의 비율을 세분화하여 연구를 진행했다. 그 결과, 소자의 비선형성(Non-Linearity)을 감소시켜 인간 신경구조를 모방한 뉴로모픽 특성이 크게 개선됨을 밝혔다.
이 연구 결과는 메모리 트랜지스터 및 뉴로모픽 등 차세대 전자 소자 개발에 기여할 수 있을 것으로 평가된다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 ‘집단연구지원 기초연구실사업(BRL)’의 지원으로 수행됐다.
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