• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.12-12
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• 2011

최근 휴대용 전자기기의 사용이 증가함에 따라 비휘발성 메모리 소자에 대한 수요가 급증하고 있다. 다양한 메모리 소자 중에서 현재는 플래시 메모리를 기반으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 플래시 메모리 소자의 경우 모든 반도체 메모리 소자 중에서 가장 빠른 발전 속도로 개발되고 있다. 이러한 플래시 메모리 소자의 발전을 기반으로 스마트폰, 디지털 카메라, 태블릿 PC 등의 개발 및 대중화를 가져왔다. 이러한 플래시 메모리를 기반으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 경우 반도체 소자의 발전을 주도하며 발전하고 있으나, 새로운 전자기기 및 소자(flexible electronics, printed electronics, organic electronics 등) 응용을 위해서는 저비용으로 쉽게 제작할 수 있는 메모리 소자의 개발이 필요하다. 이에 적합한 메모리 소자 구조는 기존 플래시 메모리 소자와 유사한 트랜지스터 기반의 메모리 소자라고 할 수 있다. 본 발표에서는 플래시 메모리 소자와 유사한 구조 및 동작 특성을 갖는 자기조립된 금속나노입자를 정보저장층으로 이용하는 비휘발성 메모리 소자 개발에 대한 내용을 소개하고자 한다. MOS 캐패시터나 박막트랜지스터 내의 게이트 절연층에 자기조립된 금속 나노입자를 삽입하여 비휘발성 메모리 소자를 구현하였다. 게이트에 인가되는 전압에 따라 금속 나노입자 층에 전하를 trap/detrap 시킬 수 있으며, 이러한 거동에 따라 MOS 캐패시터 또는 트랜지스터 구조의 메모리 소자의 문턱전압 값이 변화하게 되어 program/erase 상태를 확인할 수 있다. 실리콘 게이트를 이용하는 메모리 소자, 다층의 정보저장층을 이용하는 메모리 소자, 프린팅 공정에 의해 형성된 메모리 소자 등 다양한 형태의 나노입자 기반 메모리 소자를 구현하였으며, 이러한 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 경우, 우수한 동작 특성 및 향상된 신뢰성을 보여주어, 차세대 메모리 소자로 이용하기에 적합한 특성을 나타내었다. 또한 대부분의 공정이 저온에서 가능하기 때문에 최종적인 메모리 소자의 플랫폼으로 플렉서블 플라스틱 기판을 이용하여, 유기트랜지스터 기반의 플렉서블 메모리 소자를 구현하였다. 본 발표에서는 다양한 형태의 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 제작 방법, 동작 특성, 신뢰성 평가 등에 대해 자세히 논의될 것이다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07a
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• pp.793-795
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• 2005

영속적인 데이터 저장이 가능한 차세대 비휘발성 메모리를 휘발성 메모리와 혼용하여 버퍼캐처로 사용하면, 안정성과 성능향상의 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 제시한 캐처관리 정책을 시뮬레이터를 이용하여 실험하고 실험 결과를 분석하여 비휘발성 메모리가 추가된 캐처의 새로운 특성을 밝혀냈다. 비휘발성 메모리가 캐쉬에 포함되면 읽기 쓰기의 요청의 종류, 미스(miss)되었을 경우 캐쉬될 블록의 더티(dirty)여부, 읽기 요청이 적중(hit)되었을 때, 적중된 블록의 메모리 종류에 따라 각각의 요청을 처리하기 위한 디스크 접근횟수가 달라지는 특성을 나타낸다. 이 특성 때문에 비휘발성 메모리가 추가된 버퍼캐처는 적중률(hit rate) 보다는 디스크 접근횟수를 측정하는 것이 정확한 성능측정을 가능하게 한다.

• Journal of KIISE
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• v.42 no.8
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• pp.972-978
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• 2015

Non-volatile memory (NVM) supports both byte addressability and non-volatility. These characteristics make it feasible for NVM to be employed at any layer of the memory hierarchy such as cache, memory and disk. An interesting characteristic of NVM is that, even though it supports non-volatility, its retention capability is limited. Furthermore NVM has tradeoff between its retention capability and write latency. In this paper, we propose a novel NVM-based file cache management scheme that makes use of the limited retention capability to improve the cache performance. Experimental results with real-workloads show that our scheme can reduce access latency by up to 31% (24.4% average) compared with the conventional LRU based cache management scheme.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.258-258
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• 2012

플렉시블 디스플레이를 위해 저온 공정은 필수적이며, 이를 위해 플라스틱 기판을 이용한 연구가 한창 진행 중이다. 이번 연구에서는 도핑처리 하지않고 알루미늄을 이용한 self-aligned 소오스-드레인 구조의 비휘발성 메모리를 ELA 폴리실리콘 기판 상에 제작하였다. 소오스-드레인 부분은 lift-off 공정을 이용하여 pattern 작업을 진행하였다. $250^{\circ}C$에서 1시간의 후속 열처리 공정을 진행한 self-aligned 소오스-드레인 구조의 비휘발성 메모리는 후속 열처리 공정을 진행하지 않았을 때와 비교하여 다음과 같은 메모리의 특성향상을 나타내었다. 메모리 윈도우 특성의 경우 1.15 V에서 3.47 V의 커다란 증가를 보였으며 retention 특성의 경우 12%에서 46%로 증가하였다. 이를 통해 비록 도핑 되지 않은 비휘발성 메모리 소자일지라도 self-aligned 구조와 저온 열처리를 이용할 시 향후 플렉시블 전자소자에의 적용이 가능함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.381-381
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• 2013

유기물/무기물 나노복합체를 사용한 비휘발성 메모리 소자는 낮은 공정 가격 및 높은 유연성 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 나노복합체를 사용한 비휘발성 메모리 소자의 형성 및 전기적 특성에 대한 연구는 많지만, 나노 입자가 포함된 고분자층을 이용한 플렉서블 유기 메모리 소자의 전기적 특성 및 동작 메커니즘에 대한 연구는 미미하다. 이 연구에서는 나노입자와 고분자가 혼합된 나노복합체를 유연성 있는 indium-tin-oxide (ITO)가 코팅된 polyethylene terephthalate (PET) 기판 위에 형성하여 비휘발성 메모리 소자를 제작하여 유연성 있는 기판이 휘어짐에 따른 전기적 특성과 기억 메커니즘을 설명하였다. 나노입자가 포함된 고분자층은 스핀코팅 방법을 이용하여 쉽게 형성한 후, 그 위에 금속 마스크를 사용하여 상부 Al 전극을 형성하였다. Al/나노입자가 포함된 고분자층/ITO/PET 메모리 소자의 전류-전압 (I-v) 특성에서 낮은 전도도와 높은 전도도를 갖고 있는 쌍안정성 동작을 관측할 수 있었다. 같은 조건에서 나노입자가 포함되지 않은 메모리 소자를 제작하여 측정한 I-V 특성은 쌍안정성 동작이 일어나지 않은 것을 관측하였다. 실험적 결과를 바탕으로 나노입자가 쌍안정성을 일으키는 메모리 저장 물질임을 확인할 수 있었다. 유연성 있는 기판의 휘어짐에 따른 I-V 특성과 스트레스에 의한 전도도 상태 유지 능력 측정을 수행하여 기판 휘어짐에 따른 전기적 특성과 안정성이 변화되는 것을 관측하였다. 측정된 I-V와 스트레스에 의한 전도도 상태 유지 능력 측정 결과를 기반으로 기억 메커니즘과 기판의 휘어짐에 따른 안정성을 설명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.366-366
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• 2012

무기물 나노입자를 포함한 유기 박막인 나노 복합체를 사용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자는 공정의 간단함과 낮은 전력구동이 가능하다는 장점 때문에 차세대 비휘발성 메모리 소자로 각광받고 있다. 다양한 나노입자를 포함한 유기 박막을 사용한 비휘발성 메모리 소자에 대한 연구는 많이 진행되었지만, 코어-쉘 나노입자가 poly (methylmethacrylate) (PMMA) 유기 박막에 분산되어 있는 나노 복합체를 활성층으로 사용하여 제작한 비휘발성 유기 메모리 소자의 전기적 특성과 메모리 메커니즘에 대한 연구는 비교적 미미하다. 본 연구에서는 코어-쉘 나노 입자가 PMMA 박막 안에 분산되어 있는 나노복합체를 사용한 비휘발성 메모리 소자를 제작하여 전기적 특성, 정보 유지력 및 메모리 스위칭 동작에 대하여 관찰 하였다. 소자 제작을 위해 hexane 안에 들어 있는 코어-쉘 나노입자를 Chlorobenzene에 용해되어 있는 PMMA에 넣어 초음파 교반기를 사용하여 나노입자를 고르게 분산하였다. 코어-쉘 나노입자가 PMMA에 고르게 분산 된 용액을 전극으로 사용 할 Indium-tin-oxide가 성장된 glass 위에 스핀코팅을 한 후 열처리를 하여 용매를 제거한 후 코어-쉘 입자가 PMMA에 분산되어 있는 박막을 형성하였다. 코어-쉘 입자가 PMMA에 분산된 나노복합체 위에 Al을 상부전극으로 열 증착하여 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 소자의 전류-전압 (I-V) 특성을 측정결과는 특정한 두께에서 낮은 전도도 (ON state)와 높은 전도도 (OFF state)가 존재하는 쌍안정성 특성을 확인하였다. 코어-쉘 나노입자가 포함되지 않은 소자에서는 쌍안정성 특성이 보이지 않아 코어-쉘 나노입자가 비휘발성 메모리 소자의 기억 특성을 나타내는 중요한 저장 매체가 됨을 알 수 있었다. 제작된 메모리 소자의 메모리 동작에 대한 메커니즘 설명은 I-V와 에너지 밴드 구조를 사용하여 설명할 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.294-294
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• 2011

비정질 인듐-갈륨-아연 산화막은 저온 공정 및 높은 투과도의 가능성으로 인해 플라스틱 기판과 같은 플렉서블 디스플레이에 적합한 물질이다. 이번 연구에서 비정질 인듐-갈륨-아연 산화막을 비휘발성 메모리에 채널 영역으로 응용하였다. 비휘발성 메모리의 경우 전하 저장 영역으로 가장 널리 이용되는 실리콘 질화막이 아닌 실리콘 산화막을 이용하여 산화막/산화막/산화막의 구조를 이용하였다. +8V의 낮은 프로그래밍 전압에서 2V 이상의 메모리 윈도우를 얻을 수 있었다. 이를 통해 비정질 인듐-갈륨-아연 산화막을 비휘발성 메모리에 적용할 수 있는 가능성이 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.11d
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• pp.921-923
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• 1999

비휘발성 메모리의 고집적화와 적응학습형 뉴럴 소자의 실현을 위하여 1-트랜지스터 구조 강유전체 비휘발성 메모리(MFS-FET)를 SOI 기판위에 제작하고 평가하였다. 먼저 SBT($Sr_{0.8}Bi_{2.2}Ta_{2}O_{9}$)를 직접 Si위에 증착하고 C-V를 측정하여 1V의 메모리 윈도우를 얻음으로써 비휘발성 메모리로써의 동작가능성을 확인하였다. 또한 다양하게 게이트의 W/L 비를 바꾸어서 MFS-FET를 제작하여 다양한 드레인 전압-드레인 전류 특성을 얻었고 실제로 쓰기와 읽기 동작을 수행하여 MFS-FET가 비휘발성 메모리로써 제대로 동작하고 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2006.06a
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• pp.157-159
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• 2006

본 논문에서는 차세대 비휘발성 메모리를 이용하여 기존 플래시 메모리 파일시스템의 마운트 시간을 단축시키고 메인 메모리 사용량과 전력소모량을 감소시킬 수 있는 기법을 제시한다. 제안된 기법은 소량의 비휘발성 메모리를 사용하여 블록의 상태 정보와 파일 메타데이터로 데이터의 주소를 저장한다. 제안된 기법은 내장형 보드 상에서 구현되었으며, 실험 및 분석 결과는 마운트 시간을 크게 단축시키고 메인 메모리 사용량을 현저히 감소시켰음을 검증한다. 본 연구는 소량의 차세대 비휘발성 메모리를 내장형 시스템에서 어떻게 활용할 수 있는지에 대한 실용적인 방안을 제시하였으며, 그 효과를 실제 구현과 실험을 통해 정량적으로 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2006.10a
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• pp.261-266
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• 2006

최근 낸드 플래시 메모리는 임베디드 저장 장치로서 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라 플래시 메모리의 저장 용량의 대용량화로 하드 디스크를 대체하는 SSD(solid state disk) 같은 제품이 출시되고 있다. 플래시 메모리는 하드디스크에 비하여 저전력, 빠른 접근성, 물리적 안정성 등의 장점이 있지만 읽기와 쓰기의 연산의 불균형적인 비용과 덮어 쓰기가 안 되고 쓰기 전에 해당 블록을 지워야하는 부가적인 작업을 수행해야 한다. 이와 같은 특징은 플래시 메모리의 쓰기 성능을 저하 시키고 기존의 하드디스크를 대체하는 것을 어렵게 만든다. 이와 같은 플래시 메모리의 단점을 해결하기 위해서 본 논문에서 비휘발성 메모리와 플래시 메모리를 함께 사용하는 방법을 제안한다. 최근 MRAM, FeRAM, PRAM과 같은 차세대 메모리 기술의 발전과 배터리 백업 메모리의 가격 하락으로 인하여 비휘발성 메모리의 상품적 가치가 높아지고 있다. 하지만 아직까지 용량 대비 가격이 비효율적이기 때문에 소용량의 비휘발성 메모리를 활용하여 플래시 메모리의 쓰기 연산에 대한 단점을 보완하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 FTL 에서 비휘발성 메모리를 쓰기 버퍼로 이용한 여러 가지 버퍼 관리 정책을 실험하였고 각 관리 정책에 따른 플래시 메모리의 성능 향상을 측정하였다. 실험을 통하여 최대로 읽기의 횟수는 90% 감소, 쓰기 횟수는 33% 감소, 소거 횟수는 50% 감소 효과를 보였다.