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플라스틱 메모리를 쉽게 만들 수 ....

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글쓴이 최고관리자 등록일 13-04-11 20:17
조회 1,837
    그로닝겐 대학(University of Groningen)과 막스플랑크 고분자 연구소(Max Planck Institute for Polymer Research)의 연구진은 강유전성 d-PVDF 박막을 만드는데 최초로 성공했다. 이 물질은 전기장에 의해서 반복적으로 변환될 수 있는 쌍안정 잔여 분극(bistable remanent polarization)을 가지기 때문에 데이터 저장 장치와 플라스틱 전자장치에 매우 유용하게 적용될 수 있다.

    PVDF(polyvinylidene fluoride)는 놀라운 플라스틱이라고 이번 연구진은 말했다. 이것은 높은 온도에서 견딜 수 있고, 화학적으로 불활성이며, 상당히 저렴하다. 유일한 문제는 마이크로전자장치에 적용할 수 있을 정도로 부드러운 강유전성 PVDF를 만들기가 어렵다는 점이다. 그러나 이번 연구진은 고온 처리 기술으로 이 문제가 해결될 수 있다는 것을 발견했다. 플라스틱에 짧은 전기 펄스를 적용하는 것은 이 물질 속에 강유전성 극성 델타-상(delta-phase)을 유도한다.

    이번 연구진은 높은 온도에서 용액 처리 기술로 d-PVDF 박막을 만들었다. 일반적으로, PVDF는 상온에서 만들어지고, 이 물질은 비-극성 상 속에서 결정화되기 때문에 상당히 거칠고 비-강유전성을 가진다. 그러나 고온에서 PVDF는 부드러운 박막으로 변하고, 추가적인 보너스로서 짧은 전기 펄스를 인가하면 강유전성이 된다.

    PVDF는 4개의 서로 다른 결정상을 가지고, 이번 연구진은 델타 상을 형성시키는데 성공했다. 이 상은 1980년대부터 존재할 것으로 예측되었지만, 지금까지 연구실 실험에서 결코 발견되지 않았다.

    이번 연구진은 d-PVDF 박막으로 비휘발성 플라스틱 메모리(강유전성 전계효과 트랜지스터, 이중-게이트 강유전성 트랜지스터)를 만들었다. 이런 장치들은 물질의 보자력 장(coercive field)을 초과하는 전압에서 작동하도록 프로그램될 수 있고, 낮은 바이어스에서 비파괴적 방법으로 출력할 수 있다.

    이러한 플라스틱 메모리가 이미 존재하지만, 이번 연구진은 트리플루오르에틸렌(trifluoroethylene)을 가진 PVDF 공중합체를 만들었다. 이 물질은 만들기가 어렵고, 매우 비용이 많이 들며, 80℃ 이상의 온도에서 강유전성을 잃어버린다. 강유전성을 잃어버리는 온도가 될 때, 저장된 모든 데이터가 사라진다. 반대로, d-PVDF의 박막은 170℃의 온도까지 모든 저장된 정보를 보호하고, 메모리 분야에 적용하는데 이상적이다.

    d-PVDF 박막은 스마트 식품 패키징(food packaging, 유효일 추적)에서부터 착용 가능한 건강 모니터까지 다양한 분야의 플라스틱 전자장치에 사용될 수 있다. d-PVDF는 강유전성 마이크로전자장치의 롤-투-롤(roll-to-roll) 기술을 적용하는데 적합하다.

    d-PVDF를 기반으로 하는 강유전성 메모리 장치의 작동 전압으로 박막 두께를 매우 낮출 수 있기 때문에, 이번 연구진은 폴리머에서 더 얇고 더 부드러운 박막을 제조하기 위한 시도를 현재 수행하고 있다. 이것은 5V 이하의 전압을 판독하고 프로그램할 수 있는 효율적인 기능성 메모리를 만들 수 있게 한다.

    이 연구는 저널 Nature Materials에 게재되었다.
     

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