원자의 움직임을 실시간 관측할 수 있는 기술이 개발됐다. 차세대 비휘발성 메모리 및 압전 소자 등 초고속 신소재 소자 연구에 크게 기여할 것으로 예상된다.
광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 조지영 신소재공학부 교수팀이 외부에 가해지는 전기장 및 물리력에 따라 원자가 물질에서 얼마나 움직이는지 실시간 관측을 했다고 17일 밝혔다.
또 이번 연구를 통해 강유전(전기장을 걸지 않아도 자연 상태에서 양이온과 음이온으로 분리돼 주변에 전기장이 형성된 상태) 박막에서 발생하는 분극 현상을 원자 수준에서 확인했다.
조 교수팀은 초고속 X선 미세회절법이라는 새로운 측정 기술을 이용해 짧은 시간에 미세한 거리를 움직이는 원자의 움직임을 포착했다. 또 스스로 전극과 자석 성질을 띠는 비스무스철산화물(BiFeO3)과 같은 강유전체 박막 내 산소 원자가 철 원자보다 1.4배 더 많이 움직인다는 것을 규명했다. BiFeO3 박막의 강유전성은 산소와 철원자 사이의 거리에서 기인한다는 사실도 밝혀냈다.
전기 역학 소자의 물성은 소재를 구성하는 원자의 위치에 따라 크게 좌우된다. 이에 따라서 박막 소자의 실제 구동 조건에서 원자 이동 위치 파악 및 물성 변화 연구는 매우 중요하다. 그러나 소재 구성 원자의 움직임을 실시간 관측은 매우 어려웠다.
조 교수는 “이번 연구로 외부 자극에 따른 소재를 구성하는 원자의 움직임을 측정함으로써 앞으로 강유전체 및 압전체 기반 소자 시장의 확장이 기대된다”면서 “자기 변형을 포함한 다양한 자극에서 원자를 동시에 구동하고 관찰하기 위한 기술을 개발할 계획”이라고 밝혔다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
