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8A 빔라인 X선 광전자분광법
우리나라 한 해 총 수출액 중 DRAM 같은 디지털 기기의 저장매체가 차지하는 비율은 30~40%에 이른다. 그런데 전문가들은 반도체를 이용한 기존 메모리는 머지않아 집적도와 처리속도가 한계에 이를 것이라고 전망한다. 새로운 물질을 이용한 메모리 개발이 필요하다는 뜻이다.
차세대 메모리를 개발하기 위해서는 반도체 특성이 나타나는 새로운 물질을 합성하고, 그 물질의 다양한 저장 특성을 알아내야 한다. 포항가속기연구소 8A 빔라인에서는 방사광가속기에서 만든 X선을 이용한 광전자분광법으로 차세대 메모리인 PRAM에 사용될 상변화물질의 구조와 특성을 정밀하게 분석한다.
상변화물질 이용한 메모리 PRAM
차세대 메모리로 각광받는 PRAM은 상변화물질을 이용한다. 상변화물질은 특정한 형태를 갖지 않는 비정질 물질이 낮은 온도에서 결정질로 바뀌면서 전기저항이 달라지는 물질을 말한다. 이 저항차를 이용해 0과 1로 이뤄진 비트 정보를 기록하는 메모리를 만들면 전원이 끊어져도 정보가 저장되고, 검색 속도는 훨씬 빠르다. 300만 화소 사진 1장(1.18Mb)을 저장하는 데 플래시메모리는 1.2초가 걸리지만, PRAM은 0.18초 밖에 걸리지 않는다.
아인슈타인이 발견한 광전효과
금속 같은 물질에 일정 진동수 이상의 빛을 쪼이면, 물질 표면에서 전자가 원자핵의 인력을 이기고 튀어나오는 현상을 광전효과라고 한다. 원자핵이 전자를 끌어당기는 에너지를 ‘속박에너지’라고 하는데, 전자는 X선 에너지에서 원자핵의 속박에너지를 뺀 값만큼 에너지를 갖고 튀어나온다. 상대성원리로 유명한 앨버트 아인슈타인은 이 현상을 빛이 입자의 성질을 갖기 때문이라고 설명한 공로로 1921년 노벨 물리학상을 받았다.
X선 광전자분광법
X선을 물질에 쪼여 튀어나온 전자들의 에너지 스펙트럼을 분석해 물질의 특성을 알아내는 방법을 ‘X선 광전자분광법’이라고 한다. 물질은 어떤 원소들이 어떻게 결합돼 있는지에 따라 전자들의 속박에너지가 다르다. 물질에 쪼인 X선 에너지에서 광전효과로 튀어나온 전자들의 에너지를 빼면 속박에너지를 구할 수 있는데, 이를 분석해 그 물질이 무엇인지 또 어떤 원자들이 결합돼 있는지 알아낸다.
방사광가속기의 X선으로 소자 진단해
상변화물질인 게르마늄-안티몬-텔루륨(Ge2Sb2Te5)이 비정질일 때와 결정질일 때 물질의 특성이 어떻게 달라지는지 X선 광전자분광법으로 알아낸다. 최근 Ge2Sb2Te5로 만든 PRAM에 데이터를 쓰고 지우기를 반복하면 소자가 불능이 되는 이유가 8A 빔라인에서 밝혀졌다. X선광전자분광법 실험 결과 Ge2Sb2Te5가 산소와 결합해 불순물이 생겼기 때문이었다. 이 내용은 내년쯤 논문으로 발표될 예정이다.
우리나라 한 해 총 수출액 중 DRAM 같은 디지털 기기의 저장매체가 차지하는 비율은 30~40%에 이른다. 그런데 전문가들은 반도체를 이용한 기존 메모리는 머지않아 집적도와 처리속도가 한계에 이를 것이라고 전망한다. 새로운 물질을 이용한 메모리 개발이 필요하다는 뜻이다.
차세대 메모리를 개발하기 위해서는 반도체 특성이 나타나는 새로운 물질을 합성하고, 그 물질의 다양한 저장 특성을 알아내야 한다. 포항가속기연구소 8A 빔라인에서는 방사광가속기에서 만든 X선을 이용한 광전자분광법으로 차세대 메모리인 PRAM에 사용될 상변화물질의 구조와 특성을 정밀하게 분석한다.
상변화물질 이용한 메모리 PRAM
차세대 메모리로 각광받는 PRAM은 상변화물질을 이용한다. 상변화물질은 특정한 형태를 갖지 않는 비정질 물질이 낮은 온도에서 결정질로 바뀌면서 전기저항이 달라지는 물질을 말한다. 이 저항차를 이용해 0과 1로 이뤄진 비트 정보를 기록하는 메모리를 만들면 전원이 끊어져도 정보가 저장되고, 검색 속도는 훨씬 빠르다. 300만 화소 사진 1장(1.18Mb)을 저장하는 데 플래시메모리는 1.2초가 걸리지만, PRAM은 0.18초 밖에 걸리지 않는다.
아인슈타인이 발견한 광전효과
금속 같은 물질에 일정 진동수 이상의 빛을 쪼이면, 물질 표면에서 전자가 원자핵의 인력을 이기고 튀어나오는 현상을 광전효과라고 한다. 원자핵이 전자를 끌어당기는 에너지를 ‘속박에너지’라고 하는데, 전자는 X선 에너지에서 원자핵의 속박에너지를 뺀 값만큼 에너지를 갖고 튀어나온다. 상대성원리로 유명한 앨버트 아인슈타인은 이 현상을 빛이 입자의 성질을 갖기 때문이라고 설명한 공로로 1921년 노벨 물리학상을 받았다.
X선 광전자분광법
X선을 물질에 쪼여 튀어나온 전자들의 에너지 스펙트럼을 분석해 물질의 특성을 알아내는 방법을 ‘X선 광전자분광법’이라고 한다. 물질은 어떤 원소들이 어떻게 결합돼 있는지에 따라 전자들의 속박에너지가 다르다. 물질에 쪼인 X선 에너지에서 광전효과로 튀어나온 전자들의 에너지를 빼면 속박에너지를 구할 수 있는데, 이를 분석해 그 물질이 무엇인지 또 어떤 원자들이 결합돼 있는지 알아낸다.
방사광가속기의 X선으로 소자 진단해
상변화물질인 게르마늄-안티몬-텔루륨(Ge2Sb2Te5)이 비정질일 때와 결정질일 때 물질의 특성이 어떻게 달라지는지 X선 광전자분광법으로 알아낸다. 최근 Ge2Sb2Te5로 만든 PRAM에 데이터를 쓰고 지우기를 반복하면 소자가 불능이 되는 이유가 8A 빔라인에서 밝혀졌다. X선광전자분광법 실험 결과 Ge2Sb2Te5가 산소와 결합해 불순물이 생겼기 때문이었다. 이 내용은 내년쯤 논문으로 발표될 예정이다.
