▲ 전기적 위상 결함 개수를 조절하여 5가지의 다른 위상 구조를 만들고, 각도-분해형 압전감응 힘 현미경을 이용하여 측정한 사진.

강유전 위상 결함(Ferroelectric topological detect)은 위상학적 특징인 고밀도, 고효율, 고안정성을 바탕으로 차세대 메모리로 각광받고 있는 가운데 KAIST 물리학과 양찬호 교수 연구팀이 강유전체 나노구조에서 전기적인 위상 결함을 만들고 지울 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술을 통해 전기적 위상 결함 기반의 저장 매체를 개발한다면 대용량의 정보를 안정적으로 저장할 수 있을 것으로 기대된다.

현재는 강자성체를 이용한 레이스트랙 메모리가 실제로 구현되어 많은 실험적인 테스트를 거치는 중이지만, 더 많은 장점을 가질 것으로 예상되는 강유전체에서는 실험적인 연구가 미흡하다.

이번 연구는 포스텍 최시영 교수, 포항 가속기연구소 구태영 박사, 펜실베니아 주립대학 첸(Long-Qing Chen) 교수, 캘리포니아 대학 라메쉬 교수 등과 공동으로 수행했다.

물질에서 위상학적이라 함은 연속적인 변형으로는 그 특성을 변화시킬 수 없는 절대적인 보존량을 말한다.

이러한 위상학적 특징을 이용해 정보저장 매체를 만들면 외부의 자극으로부터 보존되며 사용자의 의도대로 쓰고 지울 수 있는 이상적인 비휘발성 메모리를 제작할 수 있다.

강유전체와 달리 강자성체(자기적 균형이 깨진 상태, 외부 자기장을 제거해도 자기장이 그대로 남아있음)의 경우는 소용돌이 형태의 위상학적 결함 구조가 이미 구현됐다.

양 교수는 “이번 연구가 고밀도, 고효율, 고안정성을 갖춘 위상학적 결함기반 강유전 메모리에 핵심적인 원리를 제시했다”며

“강유전체는 부도체이지만 위상학적 강유전 준입자가 국소적으로 전자 전도성을 수반할 수 있어 새로운 양자소자 연구로 확대될 수 있을 것이다”고 말했다.