• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.5
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• pp.273-278
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• 2012

Over the last decade, the hafnium-based gate dielectric materials have been studied for many application fields. Because these materials had excellent behaviors for suppressing the quantum-mechanical tunneling through the thinner dielectric layer with higher dielectric constant (high-K) than $SiO_2$ gate oxides. Although high-K materials compensated the deterioration of electrical properties for decreasing the thickness of dielectric layer in MOSFET structure, their nano-mechanical properties of $HfO_2$ thin film features were hardly known. Thus, we examined nano-mechanical properties of the Hafnium oxide ($HfO_2$) thin film in order to optimize the gate dielectric layer. The $HfO_2$ thin films were deposited by rf magnetron sputter using hafnium (99.99%) target according to various oxygen gas flows. After deposition, the $HfO_2$ thin films were annealed after annealing at $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ for 20 min in nitrogen ambient. From the results, the current density of $HfO_2$ thin film for 8 sccm oxygen gas flow became better performance with increasing annealing temperature. The nano-indenter and Weibull distribution were measured by a quantitative calculation of the thin film stress. The $HfO_2$ thin film after annealing at $400^{\circ}C$ had tensile stress. However, the $HfO_2$ thin film with increasing the annealing temperature up to $800^{\circ}C$ had changed compressive stress. This could be due to the nanocrystal of the $HfO_2$ thin film. In particular, the $HfO_2$ thin film after annealing at $400^{\circ}C$ had lower tensile stress, such as 5.35 GPa for the oxygen gas flow of 4 sccm and 5.54 GPa for the oxygen gas flow of 8 sccm. While the $HfO_2$ thin film after annealing at $800^{\circ}C$ had increased the stress value, such as 9.09 GPa for the oxygen gas flow of 4 sccm and 8.17 GPa for the oxygen gas flow of 8 sccm. From these results, the temperature dependence of stress state of $HfO_2$ thin films were understood.

• The Korean Journal of Ceramics
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• v.6 no.2
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• pp.100-102
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• 2000

Co fine particles were dispersed in Au metal and $AlO_x$ amorphous matrices by vacuum evaporation and rf-sputtering, respectively, thus forming granular composite films having chemical compositions of $Co_{0.59}-Au_{0.41}$ and $Co_{0.52}/(AlO_x$)_{0.48}$. The films were annealed at 200~$500^{\circ}C$ to increase the size of the Co particles, from 30$\AA$ to 180$\AA$ in the Au matrix and 40$\AA$ to 180$\AA$ in the $AlO_x$ matrix, as revealed by X-ray diffraction analysis. The Co metal in as-deposited films have saturation magnetization equivalent to that of bulk Co, which is unchanged by the annealing, showing that the Co metal is not oxidized by the annealing. Magneto-optical Kerr rotation measured at $\lambda$=400-900nm for the $Co_{0.59}-Au_{0.41}$ film as deposited is larger than that calculated for the composition. The rotation increases as the film is annealed at $200^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$, approaching to that of bulk Co. The Kerr rotation for the $Co_{0.52}-(AlO_x)_{0.48}$ film as deposited is smaller than that calculated for the composition based on Bruggeman effective medium theory. However, the rotation increases much, exceeding the rotation of the bulk Co as annealed at $300^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$. As a possible origin of the marked magneto-optical enhancement a weak localization of light in granular structure is suggested.

• Journal of IKEEE
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• v.12 no.3
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• pp.131-137
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• 2008

A silicon Fabry-Perot tunable thermo-optic filter for WDM using the thin film silicon coating is proposed and experimented. The filter is implemented by using the CMP process and polishing both sides of the commercial silicon wafer with normal thickness of 100${\mu}m{\pm}$1%. The filter also has 2-layer or 3-layer dielectrics thin film coating mirror which are alternated ${\lambda}$/4 layers of $SiO_2$($n_{low}$=1.44) and a-Si($n_{high}$=3.48) for the central wavelength of 1550nm by RF sputtering. The experiment shows that FSR is 3.61nm and FWHM is 0.56nm and the finesse is 6.4 for 2-layer mirror with the reflection of 61%, and that FSR is 3.36nm and FWHM is 0.13nm and the finesse is 25.5 for 3-layer mirror with the reflection of 89%. According to thermo-optic effect, the transmitted central wavelength of 1549.73nm at $23^{\circ}C$ is shifted to 1550.91nm at $30^{\circ}C$ and 1553.46nm at $60^{\circ}C$ for 2-layer mirror, and the transmitted central wavelength of 1549.83nm at $23^{\circ}C$ is shifted to 1550.92nm at $30^{\circ}C$ and 1553.07nm at $60^{\circ}C$ for 3-layer mirror.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.22 no.4
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• pp.180-184
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• 2012

Nanostructures of ZnO, such as nanowires, nanorods, nanorings, and nanobelts have been actively studied and applied in electronic or optical devices owing to the increased surface to volume ratio and quantum confinement that they provide. ZnO seed layer (about 40 nm thick) was deposited on Si(100) substrate by RF magnetron sputtering with power of 60 W for 5 min. ZnO nanorods were grown on ZnO seed layer/Si(100) substrate at $95^{\circ}C$ for 5 hr by hydrothermal method with concentrations of $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ [ZNH] and $(CH_2)_6N_4$ [HMT] precursors ranging from 0.02M to 0.1M. We observed the microstructure, crystal structure, and photoluminescence of the nanorods. The ZnO nanorods grew with hexahedron shape to the c-axis at (002), and increased their diameter and length with the increase of precursor concentration. In 0.06 M and 0.08 M precursors, the mean aspect ratio values of ZnO nanorods were 6.8 and 6.5; also, ZnO nanorods had good crystal quality. Near band edge emission (NBE) and a deep level emission (DLE) were observed in all ZnO nanorod samples. The highest peak of NBE and the lower DLE appeared in 0.06 M precursor; however, the highest peak of DLE and the lower peak of NBE appeared in the 0.02 M precursor. It is possible to explain these phenomena as results of the better crystal quality and homogeneous shape of the nanorods in the precursor solution of 0.06 M, and as resulting from the bed crystal quality and the formation of Zn vacancies in the nanorods due to the lack of $Zn^{++}$ in the 0.02 M precursor.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.252-252
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• 2016

최근 학계나 산업계에서 indium tin oxide (ITO)의 높은 전기 전도도 및 광투과율을 이용하여 줄 발열을 기초로 하는 투명 면상 발열체에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 하지만 단일 ITO 박막으로 제작한 투명 면상 발열체는 온도가 상승함에 따라 균일하게 발열 되지 않으며, 글라스의 곡면 부분에서 유연성이 부족하여 크랙이 발생하는 다양한 문제점들을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 ITO의 결정화 온도 $160^{\circ}C$ 이상의 고온공정 또는 증착 후 열처리가 필요 하는 추가적인 공정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 단일 ITO 박막의 단점을 개선하는 ITO/Ag/ITO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일성, 발열 유지 안정도를 조사하였다. 본 연구에서는 $50{\times}50mm$ 크기의 non-alkali glass (Corning E-2000) 기판 상에 마그네트론 스퍼터링 공정으로 상온에서 ITO/Ag/ITO 박막을 연속적으로 증착 하여 다층구조의 하이브리드 형 투명 면상 발열체를 제조하였다. 박막 증착 파워는 DC (Ag) power 100 W, RF (ITO) power 200 W로 하였으며 ITO박막두께는 40 nm로 고정 시키고 Ag박막 두께는 10 ~ 20 nm로 변화를 주었다. 증착원은 3인치 ITO 단일 타깃(SnO2, 10 wt.%)과 Ag 금속 타깃 (순도 99.99%)을 사용하였으며, 고순도 Ar을 이용하여 방전하였으며 총 주입량은 20 sccm, working pressure는 1.0 Pa을 유지하였다. 증착전 타깃 표면의 불순물 제거와 방전의 안정성을 유지하기 위해 10분간 pre-sputtering을 진행하고 증착하였다. 증착한 박막의 전기적, 광학적 특성은 각각 Hall-effect measurements system (ECOPIA, HMS3000), UV-Vis spectrophotometer (UV-1800, SHIMADZU)으로 측정하였으며, 하이브리드 표면의 구조 및 형상은 field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM, Hitachi S-4800)으로 관찰하였다. 또한 투명 면상 발열체의 성능은 0.5 ~ 3 V/cm의 다양한 전압을 power supply (Keithly 2400, USA)를 통해서 시편 양 끝단에 인가한 후 시간에 따른 투명면상 발열체의 표면 온도변화를 infrared thermal imager (IR camera, Nikon)를 이용하여 관찰하였다. 하이브리드 구조를 가진 ITO박막의 두께는 40 nm로 고정 시키고 Ag박막의 두께는 10, 15, 20 nm로 변화를 주었다. 이들 박막의 면저항 값은 각각 5.3, 3.2, $2.1{\Omega}/{\Box}$였으며, 투과도는 각각 86.9, 81.7, 66.5 %였다. 이에 비해 두께 95 nm의 단일 ITO박막의 면저항 값은 $59.5{\Omega}/{\Box}$였으며, 투과도는 89.1 %였다. 하이브리드 구조의 전기적특성은 금속층의 두께가 증가할수록 캐리어 농도 값이 증가함에 따라 비저항 값이 감소되어 면저항 값도 감소된 것이며, 금속 삽입층의 전도특성이 비저항에 큰 영향을 주고 있음을 보여준다. 하지만 금속 층의 두께가 증가할수록 Ag층이 연속적인 막을 형성하여 반사율이 증가함에 따라 투과도가 감소하였다. 따라서 하이브리드 구조를 가진 투명 면상 발열체에 금속 삽입층의 두께 조절은 매우 중요한 인자임을 확인 할 수 있었다. 또한 발열성능을 평가 하기 위해 시편 양 끝단에 3 V전압을 인가한 결과, 금속 삽입층의 두께가 10 nm에서 5 nm씩 증가한 하이브리드 구조를 가진 투명면상 발열체의 최고 온도는 각각 98, 150, $167^{\circ}C$ 였으며, 단일 ITO의 최고 온도는 $32^{\circ}C$였다. 이 것은 동일한 두께 (95 nm)의 단일 ITO 박막과 비교하여 면저항이 낮은 하이브리드 박막의 발열량은 약 $120^{\circ}C$로 발열효율이 매우 우수한 것을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.137-137
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• 2009

Thin-film transistors (TFTs) that can be prepared at low temperatures have attracted much attention due to the great potential for flexible electronics. One of the mainstreams in this field is the use of organic semiconductors such as pentacene. But device performance of the organic TFTs is still limited by low field effect mobility or rapidly degraded after exposing to air in many cases. Another approach is amorphous oxide semiconductors. Amorphous oxide semiconductors (AOSs) have exactly attracted considerable attention because AOSs were fabricated at room temperature and used lots of application such as flexible display, electronic paper, large solar cells. Among the various AOSs, a-IGZO was considerable material because it has high mobility and uniform surface and good transparent. The high mobility is attributed to the result of the overlap of spherical s-orbital of the heavy pest-transition metal cations. This study is demonstrated the effect of thickness channel layer from 30nm to 200nm. when the thickness was increased, turn on voltage and subthreshold swing were decreased. a-IGZO TFTs have used a shadow mask to deposit channel and source/drain(S/D). a-IGZO were deposited on SiO2 wafer by rf magnetron sputtering. using power is 150W, working pressure is 3m Torr, and an O2/Ar(2/28 SCCM) atmosphere at room temperature. The electrodes were formed with Electron-beam evaporated Ti(30nm) and Au(70nm) structure. Finally, Al(150nm) as a gate metal was evaporated. TFT devices were heat treated in a furnace at $250^{\circ}C$ in nitrogen atmosphere for an hour. The electrical properties of the TFTs were measured using a probe-station to measure I-V characteristic. TFT whose thickness was 150nm exhibits a good subthreshold swing(S) of 0.72 V/decade and high on-off ratio of 1E+08. Field effect mobility, saturation effect mobility, and threshold voltage were evaluated 7.2, 5.8, 8V respectively.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.4 no.4
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• pp.378-387
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• 1994

To improve the properties of $PbTiO_3$ thin films successfully grown by thermal diffusion of 3 component layers of $Ti0_2/Pb/TiO_2(900{\AA}/900{\AA}/900{\AA})$ in preceding research, 3, 5, 7, 9, and 11 multilayer structures $(TiO_2/Pb/.../Tio_2)$ with thinner component layer of $200~300 {\AA}$ thick were deposited on Si substrate by RF sputtering, which were followed by RTA to form $PbTiO_3$ thin films. As a result, $PbTiO_3$ single phase was formed above $500^{\circ}C$. When the thickness of component layer reduced and the number of component layers increased, suppression of Pb-silicate and voids formation resulted in relatively sharp interfaces and the film composition became more homogeneous. Relative dielectric constants in MIM structure were independent of the annealing condition, but they increased with increasing thickness of the $PbTiO_3$ thin films. The maximum breakdown field in MIS structure reached 150kV/cm.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.208-208
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• 2003

RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Ar과 $O_2$의 유량을 25sccm씩 흘리면서 $SiO_2$/Si기판 위에 Sn $O_2$ 박막을 증착하였다. 증착된 박막은 columnar 구조로 성장하였으며 많은 입자들이 뭉쳐서 형성된 양배추꽃(cauliflower) 형태의 뭉친 입자(agglomerates)를 가지는 표면형상이 관찰되었다. 분위기에 따른 어닐링 효과를 확인하기 위하여 50$0^{\circ}C$에서 공기와 질소 분위기하에서 열처리하였다. 열처리한 후 표면거칠기가 개선되었으며, 표면형상의 변화가 발생하였다. 특히 50$0^{\circ}C$, 질소분위기에서 어닐링한 경우는 양배추꽃 형태의 표면형상이 소수의 작은 입자가 뭉친 형태로 분리되면서 입도분포가 개선되었다. 이러한 결과는 어닐링 과정에서 발생되는 응력을 완화시키기 위하여 표면형상의 변화가 발생하는 것으로 판단된다. XPS 측정 결과, 질소 분위기에서 어닐링한 후에 OIs와 Sn5/3d 피크가 낮은 결합에너지에 위치하고 있어 산소공공의 농도가 어닐링 전에 비하여 증가하였음을 확인할 수 있다. 어닐링 전후에 Sn $O_2$ 박막의 면저항 측정 값은 XPS 결과와는 달리 질소 분위기 어닐링한 후에 오히려 면저항값이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 질소 분위기 어닐링한 후 표면형상의 변화에 기인하여 입자간의 연결성이 저하되어 면저항값이 증가한 것으로 추정된다. 산소분위기에서 어닐링한 후에 전체적으로 전기적 특성의 재현성이 개선되었으며 Sensitivity( $R_{air}$/ $R_{gas}$)가 향상되었음을 확인하였다.하였다.석을 통하여 La의 분포를 확인하였으며, HRTEM 분석을 통하여 미세구조분석을 실시하였다.2463eV였다. 10K에서 광발광 봉우리의 919.8nm (1.3479eV)는 free exciton(Ex), 954.5nm (1.2989eV)는 donor-bound exciton 인 I2(DO,X)와 959.5nm (1.2921eV)는 acceptor-bound exciton 인 I1(AO,X) 이고, 964.6nm(1.2853eV)는 donor-acceptor pair(DAP) 발광, 1341.9nm (0.9239eV)는 self activated(SA)에 기인하는 광발광 봉우리로 고찰되었다.가 높을수록 방출전류가 시간에 따라 급격히 감소하였다. 각 duty비에서 방출전류의 양이 1/2로 감소하는 시점을 에미터의 수명으로 볼 때 duty비 대 에미터 수명관계를 구해 높은 duty비에서 전계방출을 시킴으로써 실제의 구동조건인 낮은 duty비에서의 수명을 단시간에 예측할 수 있었다. 단속적으로 일어난 것으로 생각된다.리 폐 관류는 정맥주입 방법에 비해 고농도의 cisplatin 투여로 인한 다른 장기에서의 농도 증가 없이 폐 조직에 약 50배 정도의 고농도 cisplatin을 투여할 수 있었으며, 또한 분리 폐 관류 시 cisplatin에 의한 직접적 폐 독성은 발견되지 않았다이 낮았으나 통계학적 의의는 없었다[10.0%(4/40) : 8.2%(20/244), p>0.05]. 결론: 비디오흉강경술에서 재발을 낮추기 위해 수술시 폐야 전체를 관찰하여 존재하는 폐기포를 놓치지 않는 것이 중요하며, 폐기포를 확인하지 못한 경우와 이차성 자연기흉에 대해서는 흉막유착술에 더 세심한 주의가 필요하다는 것을 확인하였다. 비디오흉강경수술은 통증이 적고, 입원기간이 짧고,

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.410-410
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• 2013

Next-generation nonvolatile memory (NVM) has attracted increasing attention about emerging NVMs such as ferroelectric random access memory, phase-change random access memory, magnetic random access memory and resistance random access memory (RRAM). Previous studies have demonstrated that RRAM is promising because of its excellent properties, including simple structure, high speed and high density integration. Many research groups have reported a lot of metal oxides as resistive materials like TiO2, NiO, SrTiO3 and ZnO [1]. Among them, the ZnO-based film is one of the most promising materials for RRAM because of its good switching characteristics, reliability and high transparency [2]. However, in many studies about ZnO-based RRAMs, there was a problem to get lower current level for reducing the operating power dissipation and improving the device reliability such an endurance and an retention time of memory devices. Thus in this paper, we investigated that highly reproducible bipolar resistive switching characteristics of W doped ZnO RRAM device and it showed low resistive switching current level and large ON/OFF ratio. This may be caused by the interdiffusion of the W atoms in the ZnO film, whch serves as dopants, and leakage current would rise resulting in the lowering of current level [3]. In this work, a ZnO film and W doped ZnO film were fabricated on a Si substrate using RF magnetron sputtering from ZnO and W targets at room temperature with Ar gas ambient, and compared their current levels. Compared with the conventional ZnO-based RRAM, the W doped ZnO ReRAM device shows the reduction of reset current from ~$10^{-6}$ A to ~$10^{-9}$ A and large ON/OFF ratio of ~$10^3$ along with self-rectifying characteristic as shown in Fig. 1. In addition, we observed good endurance of $10^3$ times and retention time of $10^4$ s in the W doped ZnO ReRAM device. With this advantageous characteristics, W doped ZnO thin film device is a promising candidates for CMOS compatible and high-density RRAM devices.