보도자료

‘전기화학 스위칭 소자’ 쩍쩍 갈라 이온 고속도로 낸다

[2020.03] 손준우 교수,최시영 교수,박재성 박사

포스텍, 전기화학 스위칭 소자 동작속도조절 원천기술 개발

관리자 | 2020.03.10 16:36 | 조회 598


이온이 흐르는 소자에 고의로 이온 지름길로 쓸 수 있는 결함을 내 속도를 높이는 기술이 개발됐다.

 

손준우 포스텍 신소재공학과 교수와 박재성 박사 연구팀은 최시영 교수와 공동연구를 통해 고체기반 전기화학 스위칭 소자의 동작 속도를 조절하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

 

전기화학 스위칭 소자는 이온의 산화환원 상태를 조절했을 때 전기 및 광학적, 기계적 특성이 바뀌는 소재다. 소자에 가한 전압에 따라 투과도와 변형률이 바뀌는 성질을 이용해 스마트 윈도우나 구동기 등으로 활용할 수 있다. 이산화바나듐(VO₂) 소재가 대표적으로 쓰인다. 이 소자의 성능은 이온의 이동 속도를 조절해 바꿀 수 있다.

 

연구팀은 대칭성이 높은 육각 원자 구조를 갖는 산화알루미늄 기판 위에 대칭성이 상대적으로 떨어지는 원자 구조를 갖는 VO₂ 박막을 키웠다. 그 결과 두 소재의 대칭성 차이로 인해 VO₂ 박막에서 나노미터(㎚·10억분의 1m) 간격마다 ‘면결함’이 만들어졌다. 면결함은 VO₂가 산화알루미늄 기판의 결정성에 따라 억지로 구조를 형성하려다 깨지면서 만들어지는 경계면이다. 면결함은 마른 논이 갈라진 것처럼 박막 표면이 이리저리 갈라진 모양으로 나타난다.

 

수소 이온은 물질의 격자를 타고 움직이는 것보다 이 면결함을 따라 움직이는 것이 훨씬 빠른 것으로 나타났다. 손 교수는 “면결함을 통한 확신 계수와 기체에서 고체 소자로 전달되는 정도를 뜻하는 계면 교환 계수가 모두 수십만 배 증가하는 것으로 나타났다”고 말했다. 면결함이 수소 이동을 위한 고속도로 역할을 하는 셈이다. 이렇게 면결함을 추가한 VO₂ 전기화학 트랜지스터를 제작해 분석한 결과 동작이 빨라지는 것으로 나타났다.

  

손 교수는 “이번 연구는 이온이 소재 격자 내부의 면결함을 타고 흐르는 원리에 대해 근본적인 결과를 제시했다”며 “이번 연구를 통해 얻어진 소재 원천기술은 이온 이동을 활용하는 센서와 액추에이터, 전기변색 스마트 윈도우, 뉴로모픽 소자와 같은 응용 기술의 동작 속도를 높일 것”이라고 말했다.

 

이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터와 미래창조과학부 기초연구사업, 글로벌프론티어사업, 산업통상자원부 산업기술혁신사업 지원으로 수행됐다. 연구성과는 지난달 10일 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 나노’에 실렸다.


<관련기사> 동아사이언스 20-03-09전자신문 20-03-09뉴시스 20-03-09경북도민일보 20-03-09, 경북매일 20-03-10



235개(1/12페이지)
보도자료
번호 제목 글쓴이 조회 날짜
235 포스텍 연구팀, ‘미지의 신소재’ 합성 비밀 밝혔다 관리자 91 2020.07.28 10:31
234 ‘K-콘택트렌즈’ 나올까… ‘당뇨 잡기’부터 스트레스·우울증까지 도전 사진 관리자 183 2020.07.13 11:28
233 포스텍 연구팀, 수소차 내구성 문제 '해결' 관리자 201 2020.07.09 13:32
232 가계부로 시작해 글로벌 3000만이 찾는 앱까지 성장가속 ‘텐큐브’ 관리자 212 2020.07.06 14:15
231 국제 나노 연구자·공학자 한자리에 모인다…나노코리아2020 개최 사진 관리자 184 2020.07.02 10:00
230 포스텍 연구팀, 차세대 정보저장매체 상용화 앞당겼다 사진 관리자 127 2020.07.01 17:24
229 스트라드비젼, 日 아이신 그룹서 투자 유치…자율주행 협력 확대 사진 관리자 122 2020.07.01 14:59
228 [시시콜콜 택시] 지역 창업성공의 길을 묻다 1부 관리자 84 2020.06.30 17:46
227 그린수소 생산하는 인공나뭇잎 사진 관리자 79 2020.06.30 17:34
226 방광 질환 치료하는 나노모터 개발 관리자 64 2020.06.30 17:19
225 포스텍, 20배 이상 늘어나는 합금 개발 관리자 70 2020.06.30 17:17
224 하승철 센코 대표 "원천기술로 전방위 영토확장 추진" 관리자 256 2020.06.11 11:27
223 삼성전자의 통큰 미래기술 육성…상반기 연구비 388.5억 지원 관리자 237 2020.06.11 11:06
222 혈당 측정·약물치료…의료기기로 떠오른 ‘콘택트렌즈’ 관리자 253 2020.06.08 15:30
221 더 강하면서 가공하기 편한 고엔트로피 합금 기술 개발 관리자 322 2020.06.02 11:13
220 포스텍 한세광 교수, 고려제강 사외이사 '선임' 관리자 811 2020.04.01 17:12
219 '미세침' 연구하다 사업아이템된 반려동물 식이 알레르기 검사 패치 관리자 751 2020.04.01 16:57
218 포스텍 손준우 교수 연구팀, 세계 최초 ‘차세대 반도체용 소재 저온 합성 관리자 905 2020.03.18 15:32
217 NBP, 버추얼랩 합금 설계 서비스에 클라우드 플랫폼 제공 사진 관리자 856 2020.03.17 10:55
>> ‘전기화학 스위칭 소자’ 쩍쩍 갈라 이온 고속도로 낸다 관리자 599 2020.03.10 16:36