GeTe/Sb2Te3 초격자 구조를 이용한 계면-상변화 메모리의 전기적 특성 및 시냅스 소자로의 응용 연구

Abstract

4차 산업 혁명의 도래와 함께 2020년에는 수십억 대의 장치가 연결될 것으로 예상된다. 현재 빅데이터 센터(Big data center)에 사용되는 저장 장치는 하드 디스크 또는 NAND 플래시 메모리 장치로 구성되어 있지만, 이들은 앞으로 발생할 빅데이터를 저장하는데 한계가 있다. 또한 작업 메모리(Working Memory)인 DRAM과 저장 메모리(Storage Memory) 간의 성능 및 집적도(integration density)에 큰 차이가 있다. 따라서 차세대 메모리 연구는 이러한 차이를 줄이기 위해 필수적이다. 차세대 메모리 소자는 비-휘발성(non-volatile), 저전력 동작(low power), 높은 동작 속도(high working velocity)을 요구하며, 또한 고집적(high integration)을 위한 간단한 구조를 가져야 한다. 계면-상변화 메모리(interfacial-Phase Change Memory, i-PCM)는 차세대 메모리 소자의 조건을 충족하는 후보로써 활발히 연구되어 왔으며, 기존 PCM에 비해 고속 및 저에너지 특성이 확인되었다. 또한 시냅스 소자로 사용되기 위하여 멀티 레벨 특성(Multi-Level Characteristic, MLC)이 구현되어야 한다. 이 논문에서는 i-PCM의 구조 및 동작 메커니즘과 점진적 계단형 펄스 프로그램(incremental step pulse programming, ISPP) 측정 방식을 통한 SET 및 RESET 동작의 스위칭 동작을 알아본다. 또한 다양한 전압 펄스 조건을 통해 최적화된 멀티 레벨 구현을 확인할 수 있다.