• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.257-257
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• 2016

최근에 메모리의 초고속화, 고집적화 및 초절전화가 요구되면서 resistive random access memory (ReRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), phase change RAM (PRAM)등과 같은 차세대 메모리 기술이 활발히 연구되고 있다. 다양한 메모리 중에서 특히 resistive random access memory (ReRAM)는 빠른 동작 속도, 낮은 동작 전압, 대용량화와 비휘발성 등의 장점을 가진다. ReRAM 소자는 절연막의 저항 스위칭(resistance switching) 현상을 이용하여 동작하기 때문에 SiOx, AlOx, TaOx, ZrOx, NiOx, TiOx, 그리고 HfOx 등과 같은 금속 산화물에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 다양한 산화물 중에서 AlOx는 ReRAM의 절연막으로 적용되었을 때, 우수한 저항변화특성과 안정성을 가진다. 하지만, AlOx 박막을 형성하기 위하여 기존에 많이 사용되어지던 PVD (physical vapour deposition) 또는 CVD (chemical vapour deposition) 방법에서는 두께가 균일하고 막질이 우수한 박막을 얻을 수 있지만 고가의 진공장비 사용 및 대면적 공정이 곤란하다는 문제점이 있다. 한편, 용액 공정 방법은 공정과정이 간단하여 경제적이고 대면적화가 가능하며 저온에서 공정이 이루어지는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 sputtering 방법과 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서 메모리 특성을 비교 및 평가하였다. 먼저, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm를 성장시킨 후, electron beam evaporation으로 하부 전극을 형성하기 위하여 Ti와 Pt를 각각 10 nm와 100 nm의 두께로 증착하였다. 이후, 제작된 AlOx 용액을 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30 초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였고, 상부 전극을 형성하기 위해 shadow mask를 이용하여 각각 50 nm, 100 nm 두께의 Ti와 Al을 electron beam evaporation 방법으로 증착하였다. 측정 결과, 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서는 기존의 sputtering 방법으로 제작된 ReRAM에 비해서 저항 분포가 균일하지는 않았지만, 103 cycle 이상의 우수한 endurance 특성을 나타냈다. 또한, 1 V 내외로 동작 전압이 낮았으며 104 초 동안의 retention 측정에서도 메모리 특성이 일정하게 유지되었다. 결론적으로, 간단한 용액 공정 방법은 ReRAM 소자 제작에 많이 이용될 것으로 기대된다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권8호
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• pp.172-177
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• 2014

두 가지 $N_2$ 프로세스(성장 중 반응성 질소 그리고 질소 플라즈마 경화)에 의해 특별히 개선된 AsGeTeS 위에 만들어진 문턱 스위칭 소자를 제시하고자 한다. 적층과 열적 안정적인 소자 구조가 가능한 두 스텝 프로세스에서의 질소의 사용은 나노급 배열 회로의 응용에서의 스위치와 메모리 소자의 집적을 가능하게 한다. 이것의 좋은 문턱 스위칭 특성에도 불구하고 AsTeGeSi 기반의 스위치는 높은 온도에서의 신뢰성 있는 저항 메모리 적용에 중요한 요소를 가진다. 이것은 보통 Te의 농도 변화에 기인한다. 그러나 chalconitride 스위치(AsTeGeSiN)은 $30{\times}30(nm^2)$ 셀에서 $1.1{\times}10^7A/cm^2$가 넘는 높은 전류 농도를 갖는 높은 온도 안정성을 보여준다. 스위치의 반복 능력은 $10^8$번을 넘어선다. 더하여 AsTeGeSiN 선택 소자를 가진 TaOx 저항성 메모리를 사용한 1 스위치-1저항으로 구성된 메모리 셀을 시연하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.77-81
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• 2020

Resistive RAM (ReRAM)은 전이금속 산화물의 저항변화 특성을 이용하는 차세대 비휘발 메모리로 전이금속산화물 내의 산소공공의 재분포를 통한 저항변화 특성을 이용한다. 따라서 저항변화 특성을 위해 전이금속산화물 내에는 일정량 이상의 산소공공이 요구되며 이를 위해서는 박막 형성 공정에서 산화 수를 조절할 수 있는 공정이 필요하다. 본 연구에서는 직접패턴이 가능한 photochemical metal organic deposition (PMOD) 공정을 사용하여 UV 노출에 의해 photochemical metal organic precursor의 ligand가 분해되는 과정에서 전기장을 인가하여 박막내의 산화 수를 조절하는 실험을 진행하였다. Electric field assisted PMOD (EFAPMOD) 법을 이용하여 FeOx 박막의 산화 수 조절이 가능함을 x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석과 I-V 측정을 통하여 확인하였으며, EFAPMOD 공정 중 인가하는 전압의 크기를 조절하여 박막의 산화 수를 조절할 수 있음을 확인하였다. 따라서 EFAPMOD 공정 중 인가전압의 크기를 이용하여 저항변화 특성에 적합한 적정한 산화수를 가지는 금속산화물 박막을 얻고 그 저항변화 특성을 조정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.184-184
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• 2010

Write-once-read-many times (WORM) 메모리 소자는 1회에 한해 쓰기 가능한 저장 장치로서 반영구적인 기록 보존을 필요로 하는 분야에서 널리 사용되는 저항 구조의 비휘발성 메모리 소자이다. 무기물을 사용한 WORM 메모리 소자의 제작과 소자의 전기적 특성에 관한 많은 연구가 활발히 진행되었으나 절연성 고분자인 Polystyrene (PS) 박막에 분산된 ZnO 나노입자를 이용한 무기물/유기물 복합 구조의 WORM 메모리 소자에 관한 연구는 상대적으로 미흡하다. 본 연구에서는 ZnO 나노입자가 분산되어 있는 PS를 스핀코팅 방법으로 박막 형태로 증착하여 WORM 메모리 소자를 제작하고 전기적인 성질을 조사하였다. 소자를 제작하기 위해 ZnO 나노 입자와 PS를 용매인 N,N-디메틸포메미드에 혼합하여 소자를 제작하였다. 그 후 하부 전극인 ITO가 증착되어 있는 유리 기판 위에 ZnO와 PS가 분산되어 있는 고분자 용액을 스핀 코팅 방법으로 도포한 후에 열을 가해 용매를 제거하여 박막을 형성하였다. ZnO 나노입자가 분산되어 있는 PS 박막 위에 Al을 상부 전극으로서 증착하였다. 전압을 인가하여 측정한 전류-전압 특성은 1.5 V에서 소자의 전도도가 크게 향상이 되는 것을 관측하였다. 읽기 전압에서 낮은 전도도(OFF 상태)와 높은 전도도 (ON 상태)의 크기는 $10^3$으로 이며, ON 상태가 된 이후에는 OFF 상태로 전환되지 않는 전형적인 WORM 메모리 소자의 특성이 관측되었다. ZnO 나노 입자가 없이 PS 만으로 박막을 제작한 소자는 쌍안정성 특성이 나타나지 않았다. 따라서 소자에서 전류 쌍안정성으로 나타난 원인은 PS안에 분산되어 있는 ZnO 나노입자에 기인함을 알 수 있었다. 제작된 WORM 메모리 소자의 기억 유지 특성에 대한 결과는 장시간에 걸친 측정에서 ON 전류 및 OFF 전류의 변화가 거의 없었다. 이 실험 결과는 제작된 무기물/유기물 복합 구조를 가진 WORM 메모리 소자는 우수한 기억 특성을 가지고 있으며 반영구적인 메모리 소자로 사용할 수 있음을 제시하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.136-136
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• 2010

$Ge_2Sb_2Te_5$ (GST)는 광학 스토리지 및 PRAM(Phase-change Random Access Memory)에 적용 가능한 대표적인 상변화 물질이며 상변화 거동에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 차세대 비휘발성 메모리로 각광을 받고 있는 PRAM의 경우 저전력 그러나 향후 고집적, 고성능 PRAM 소자구현을 위해서는 Reset 전류 감소를 통한 소비 전력 감소, 인접 셀간의 'cross talking'을 방지할 수 있는 열적 안정성 개선 등의 문제점들을 해결해야 한다. GST 물질의 전기적, 열적 특성을 조절하여 이러한 문제를 해결하기 위하여 GST 물질에 이종의 원소를 첨가하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 질소 첨가에 의해 결정 성장 억제를 통한 결정화 온도 증가, 결정질의 저항 증가 등의 보고가 있었다. 본 연구에서는 질소를 첨가한 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ (NGST) 박막의 상변화 거동을 규명하고 GST 박막과 비교하여 첨가된 질소의 영향을 분석하고자 한다. D.C Magnetron sputtering 방법으로 증착된 GST와 NGST 박막을 등온으로 유지하여 각 온도별로 열처리 시간 증가에 따른 비저항을 실시간으로 측정하여 GST와 NGST 박막의 상분율을 계산하고 Kissinger 모델을 이용하여 effective activation energy ($E_a$)를 구하였다. GST와 NGST 박막의 $E_a$는 각각 $2.08\;{\pm}\;0.11\;eV$와 $2.66\;{\pm}\;0.12\;eV$로 계산되었다. 따라서 첨가된 질소에 의해 NGST 박막의 결정화를 위하여 GST 박막의 경우보다 더 큰 활성화 에너지가 필요하다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.173-178
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• 2009

금속산화물 박막 소자를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다. 소자는 Electrode를 TOP-TOP구조로 제작하였으며 스위칭 특성을 연구하기 위해 전극간의 산화금속박막의 전도특성이 측정되었다. 소자의 저항변화는 전압을 선형적으로 인가하여 측정하였다. 제작된 소자는 MIM구조로써 외부에서 인가하는 전기적 신호에 의하여 전기전도도가 큰 On-state와 전기전도도가 낮은 Off-state로 바뀌는 특성을 나타내었다. $Si/SiO_2/MgO$ 소자는 Forming에 의해 저항이 큰 상태에서 저항이 작은 상태로 전기적 특성이 변화하면서 스위칭 특성을 보였다. 본 연구를 통하여 산화금속은 차세대 비휘발성 메모리로는 물론 다른 전기적 응용이 기대되는 물질임을 확인하게 되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.255-255
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• 2010

Metal-Insulator-Metal 구조의 $Al_2O_3$ ReRAM 소자를 플라스틱 기판 위에 제작하였다. $Al_2O_3$ 박막은 원자층 증착 방법으로 $150^{\circ}C$의 저온 공정에서 15nm 두께로 증착하였으며, 하부와 상부의 전극으로는 DC 스퍼터링 방법으로 증착된 백금전극을 이용하였다. 플라스틱 기판위에 제작된 $Al_2O_3$ ReRAM 소자는 unipolar 메모리 특성을 보였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.19.1-19.1
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• 2009

Phase change random access memory (PRAM)은 large sensing signal margin, fast programming speed, low operation voltage, high speed operation, good data retention, high scalability등을 가지는 가장 유망한 차세대 비휘발성 메모리이다. 현재 PRAM용 상변화 재료로는 주로 Ge2Sb2Te5가 사용되고 있지만 reset 전류가 높고 reliability 가 좋지 않아서 새로운 상변화 물질 연구가 필요하다. AgInSbTe (AIST)는 GST와 더불어 열에 의한 가역적 상변화를 하는 소재로 광기록 매체에서는 기록 속도가 빠르고 동작 특성이 우수하다는 특징이 있다. 본 연구에서는 XRD, 비저항측정등을 통해 온도에 따른 AIST의 물성 및 결정화 특성을 분석하고 나노 소자제작을 통해 그 전기적 특성을 평가하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.9-14
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• 2011

$AlO_x$ 박막 소자를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다. 소자는 Electrode를 Top-bottom구조로 제작하였으며 스위칭 특성을 연구하기 위해 전극간의 $AlO_x$ 박막의 전도특성이 측정되었다. 박막소자의 저항변화는 전압을 선형적으로 인가하여 측정하였다. 제작된 소자는 MIM구조로써 외부에서 인가하는 전기적 신호에 의하여 전기전도도가 큰 On-state와 전기전도도가 낮은 Off-state로 바뀌는 특성을 나타내었다. 본 연구에 사용된 $AlO_x$ 박막은 초기 저항 상태가 저저항 On 상태였으며, 전압을 인가함에 따라 저저항 On 상태와 고저항 Off 상태의 가역적 저항 변화 특성을 나타내었다. 본 연구를 통하여 $AlO_x$ 박막소자는 차세대 비휘발성 메모리로는 물론 다른 전기적 응용도 기대되는 물질임을 확인하게 되었다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2002년도 동계연구발표회 논문개요집
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• pp.50-51
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• 2002

최근 실온에서 약 40％ 이상의 높은 자기저항(magnetoresistance, MR)을 나타내는 자기 터널 접합(magnetic tunnel junction, MTJ)이 보고되면서 비휘발성 자기메모리로의 응용을 눈앞에 두고 있다.[1]. 이에 본 실험에서는 Substrate / Ta (base electrode) / NiFe / PtMn (AF pinning layer) / CoFe (pinned) / Ru / CoFe (fixed) / Al-O/ CoFe (free) / NiFe (free) / Ta & Ru (Capping Layer)과 같은 MTJ 증착 구조를 사용하여, MTJ의 보다 향상된 특성을 확보하기 위한 노력으로서 Al-O 두께, 어닐링 조건(Field Intensity ＆ Sequence)변화 등을 시도하였다. (중략)