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KAIST、2次元素材で低電力で駆動する柔軟メモリーを開発

モノのインターネット、人工知能などの新技術への利用に期待

韓国の研究チームが新たな素材を活用してモノのインターネット、人工知能などの新技術やウェアラブル機器に活用できるメモリー技術を開発した。

大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)は電気電子工学部のチェ・ソンユル教授と生命化学工学科のイム・ソンガプ教授共同研究チームが2次元素材を利用して高い集積度を持ちながら電力消費が非常に少ない非揮発性柔軟メモリー技術を開発したと12月18日に発表した。

研究チームは原子層の厚さの薄い二硫化モリブデン(MoS2)素材と高性能の高分子絶縁膜素材を利用してこの技術を開発した。二硫化モリブデン半導体素材は非常に薄く既存のシリコン素子で発生する短チャネル効果を抑制し、集積度と電力消耗の側面で長所があることから次世代素材として注目を集めている。また薄くて柔軟なためウェアラブル電子素子としても活用性が高い。

しかしこの素材は表面の特性上不飽和結合(dangling bond)がなく既存の原子層蒸着装置では薄い絶縁膜を均一かつ堅固に蒸着することが難しいという限界があった。また現在の液状工程では低誘電率高分子の絶縁膜を10ナノメートル以下に均一に大面積で蒸着することも難しく低い電圧での駆動が不可能だった。さらに半導体の表面にフォトリソグラフィ(photolithography)工程とも互換が困難だった。

研究チームは開始剤と単量体を気化して気相で高分子反応がなされる開始剤を利用した化学気相蒸着法(initiated chemical vapor deposition)を用いた。この方法で製造された高性能高分子絶縁膜により既存の問題が解決された。

研究チームはこの工程を利用して二硫化モリブデン半導体素材の上に10ナノメートルの厚さのトンネリング高分子絶縁膜が均一かつ堅固に蒸着されることを確認した。また研究チームは既存の二硫化モリブデン半導体メモリー素子が20V以上の電圧を必要とするが、今回製造した素子を10V程度の低電圧で駆動させることに成功した。

研究にあたったチェ・ソンユル教授は「半導体素子技術は既存のメモリー素子を越える低電力性と柔軟性 をもつ必要がある。本技術はこうした条件を満たす素材、工程、素子製造技術を開発したという点に意味がある」と述べた。

研究結果は材料分野の国際学術誌『Advanced Functional Materials』に11月17日付で掲載された。






[2017-12-20]

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