• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.379-379
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• 2011

차세대 저항메모리(resistive switching random access memory; ReRAM)의 개발을 위해 다양한 산화 물질들의 저항 변화 특성이 연구되고 있다. 본 연구에서는 저항 변화 물질로 잘 알려진 ZnO 박막을 이용하여 저항 변화 특성을 평가하였다. ZnO 박막은 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 스퍼터링 시스템을 이용하여 약 50 nm 두께로 증착되었다. 증착된 박막 위에 전극을 evaporator를 이용하여 패턴닝함으로써 전극-반도체-전극 구조의 소자를 만들고 이의 전기적 특성을 평가하였다. Compliance current를 설정하여 저항 변화 특성을 측정한 결과 가해진 전압의 극성에 관계 없이 저항이 변화하는, dielectric breakdown에 의해 박막내 전도성 필라멘트라 불리는 전도성 길이 생성되었다가 joule-heating에 의해 필라멘트가 파열되는, 전형적인 unipolar 저항 변화특성이 나타났다. 다기능성 소자 개발을 위해 위 소자 구조를 투명한 고분자 기판위에 형성하고 표면에 초발수성 ZnO 나노막대 구조를 합성하였다. 그 결과 투명하면서 유연하고, 수분에도 안정적인 다기능성 저항 변화 소자 특성을 평가할 수 있었다. 본 결과를 바탕으로 필라멘트 이론에 기초한 저항 변화 메커니즘을 설명하는 모델이 제시되었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권1호
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• pp.24-27
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• 2014

In this study, the effects of Mn-doping and the electrode materials on the memory characteristics of $ZnO_xS_{1-x}$ resistive random access memory (ReRAM) devices on plastic are investigated. Compared with the undoped Al/$ZnO_xS_{1-x}$/Au and Al/$ZnO_xS_{1-x}$/Cu devices, the Mn-doped ones show a relatively higher ratio of the high resistance state (HRS) to low resistance state (LRS), and narrower resistance distributions in both states. For the $ZnO_xS_{1-x}$ devices with bottom electrodes of Cu, more stable conducting filament paths are formed near these electrodes, due to the relatively higher affinity of copper to sulfur, compared with the devices with bottom electrodes of Au, so that the distributions of the set and reset voltages get narrower. For the Al/$ZnO_xS_{1-x}$/Cu device, the ratio of the HRS to LRS is above $10^6$, and the memory characteristics are maintained for $10^4$ sec, which values are comparable to those of ReRAM devices on Si or glass substrates.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.70-70
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• 2011

차세대 저항 메모리로 활용 가능한 ZnO 박막의 저항 변화 특성을 평가하였다. ZnO 박막은 Pt/Ti/SiO2/Si 기판 위에 스퍼터링 시스템을 이용하여 약 50nm 두께로 증착되었다. 증착된 박막에 전극을 evaporator를 이용하여 패턴닝 함으로써 전극-반도체-전극 구조의 소자를 만들고 전기적 특성을 평가하였다. 비교적 높은 compliance current (이하Icomp)를 설정한 경우 unipolar 저항 변화특성을 나타낸 데 비해 비교적 낮은 Icomp를 설정한 경우 bipolar 저항 변화특성을 나타내었다. 두 서로 다른 저항 변화 특성은 100cycle 이상 안정적으로 재현성 있게 나타났으며 이때의 저항비는 약 $10^3$ 정도를 나타냈다. 본 결과를 바탕으로 필라멘트 이론에 기초한 저항 변화 메커니즘을 설명하는 모델이 제시되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.257-257
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• 2010

최근 저항 변화 메모리는 종래의 비휘발성 기억소자인 Flash memory보다 access time(writing)이 105배 이상 빠르고, DRAM과 같이 2~5 V 이하의 낮은 전압 특성 및 간단한 제조 공정 등으로 차세대 비휘발성 메모리 소자로 주목 받고 있지만, 여전히 소자의 Endurance 및 Retention 특성 등의 신뢰성 문제를 해결해야 할 과제로 안고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 페로브스카이트계 산화물 또는 이원 산화물 등의 다양한 저항 변화 물질에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 현재 주로 연구되고 있는 금속 산화물계 물질들은 그 제조 공정상 산소에 의한 다수의 산소 디펙트 형성과 제작 시 쉽게 발생할 수 있는 표면 오염의 문제점을 안고 있다. 본 연구는 기존의 금속 산화물계 박막의 제조 공정에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해 질화물계 박막을 저항변화 물질로 도입함으로써, 기존의 저항 변화 물질의 장점인 간단한 공정 및 저전압/고속 동작 특성을 동일하게 유지 할 뿐 아니라, 그 제조 공정상 발생하는 다수의 산소 디펙트와 표면 오염의 문제를 해결함으로써, 보다 고효율을 가지며 재현성이 우수한 메모리 소자를 구현 하고자 한다 [1, 2]. 본 연구를 위해 Pt/AlN/Pt 구조의 Metal/Insulator/Metal(MIM) 저항 변화 메모리를 제작 하였다. 최적의 저항 변화 특성 조건을 확인하기 위해 70~200nm까지 두께 구분과 N2 가스 분위기의 열처리 온도를 $200{\sim}600^{\circ}C$까지 진행 하였다. 본 소자의 저항 변화 특성 실험은 Keithley 4200-SCS을 이용하여 진행 하였다. 실험 결과, AlN의 최적의 두께 및 열처리 온도 조건은 130nm/$500^{\circ}C$였으며, 안정적인 unipolar 저항 변화 특성을 확인 활 수 있었다.