Metal nanocrystal 특성에 따른 저분자 유기 비휘발성 메모리 특성 연구

Abstract

최근, 디지털 기술의 발전과 인터넷 보급이 활성화되면서 PC 뿐만 아니라 모든 단말기가 네트워크에 상시 접속되어, 누구든지 시간과 장소에 제약이 없이 다양한 서비스를 제공 받을 수 있는 유비쿼터스 환경의 사회로의 진입이 가시화되고 있다. 현대 사회가 고도의 디지털 정보화 시대로 접어들면서 정보 저장기술이 핵심기술 분야로 각광받고 있는데 그 중 핵심 기술 중의 하나는 차세대 메모리 분야이다. 현재 메모리 시장 중 DRAM은 55%, 플래시 메모리는 35%를 차지하고 있으며, 이들 두 메모리가 전체 메모리 시장을 양분하고 있다. DRAM은 cost 및 random access가 가능하다는 장점을 가지고 있지만 휘발성이라는 단점을 가지고 있으며, 플래시 메모리는cost 및 비휘발성의 장점을 보유하고 있으나 random access가 불가능하다는 단점을 보유하고 있다. 이러한 단점을 보완한 차세대 메모리 소자로 PRAM, MRAM, ReRAM, PoRAM 등이 활발히 연구 되고 있다. 본 논문은 연구한 PoRAM 가운데 하나인 저분자 유기 비휘발성 메모리 소자에 있어 metal nanocrystals가 메모리 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 그 중 Deep Fermi Level을 갖는 Ni, Cu, Ti를 이용하여 소자를 제작하여 전기적 특성 및 물리적 화학적 분석을 실시하였다. 소자는 in-situ 공정으로 Al electrode / Small-molecule organic (Alq3) / 산화막으로 coating 된 Metal nanocrystals / Small-molecule organic (Alq3) / Al electrode 의 구조로 제작하였으며 메모리 특성을 분석하기 위해 전기적 특성 분석을 실시한 후에 TEM (Transmission electron microscope), AES (Auger electron spectroscopy), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) 등의 분석 장비를 이용하여 물리적, 화학적 분석을 시행하였다. 이를 통해 metal nanocrystal 층에서 O2 plasma oxidation 방법을 이용해 metal nanocrystal 층을 oxidation 시킬 때 일정한 간격에 균일한 크기의 nanocrystal 형성과 터널링 barrier 역할을 하는 산화막의 형성이 메모리 특성에 중요한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.