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문제 정의
- 25 V)에서 programming/erasing 동작에 따라 capacitance 변화가 있기 때문에 programmed/erased 상태에 따라 스캔 영역에서의 contrast 변화를 얻을 수 있었고, 이를 그림 11(b)에 나타내었다.11 결론적으로 나노입자 기반의 비휘발성 메모리 소자에서 전하 저장 포화(saturation) 현상에 대해 연구하였다. 잘 배열된 금속 나노 입자를 정보저장층으로 이용하는 메모리 소자의 경우에 하나의 나노입자에 저장될 수 있는 전하의 개수를 특정 게이트 전압에 의해 잘 제어할 수 있기 때문에 멀티레벨 정보저장 소자로 이용가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
- Block copolymer micelle을 이용한 메모리 소자 제작에 있어 가장 중요한 장점 중 하나는 자기조립 방식에 의해 형성되는 micelle 층의 경우 조밀 충진되어 있고(close-packed), 잘 배열된 구조를 보여준다는데 있다. Block copolymer를 이용한 많은 연구가 이러한 block copolymer 물질을 이용하여, 잘 정렬된 다양한 나노구조를 가능한 한 long range에서 보여주고자 하는 것이다. 이러한 잘 배열된 나노입자를 이용하게 되면 기존의 불규칙하게 배열된 나노 입자층을 가지는 메모리 소자에 비해 새로운 특성을 가지는 메모리 소자를 설계할 수 있다.
- 이러한 투명한 메모리 소자는 see-through electronic devices, head-up display와 같은 차세대 전자기기에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 투명 ITO 전극을 게이트 및 소스/드레인 전극으로 사용하여 투명하고, 플렉서블한 유기트랜지스터 기반의 나노입자 메모리 소자를 개발하였다. 개발된 투명 메모리 소자의 모식도 및 실제 소자 사진을 그림 16에 나타내었다.
- 이미 기존 플래시 메모리 소자 연구를 통해, 게이트, 절연체 등과 같은 기본적인 소자 구성 요소에 대해서는 많은 연구가 있어 왔고, 이를 통해 계속적인 소자 구조 및 물질에 대한 최적화가 이루어져 왔다. 본 특집에서는 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 구성 요소 중 가장 중요한 요소 중 하나인 정보저장층, 즉 나노입자의 형성 및 구조/물질 최적화에 대해 알아보고자 한다. 그림 4는 나노입자 기반의 비휘발성 메모리 소자의 모식도를 나타낸다.
- 나노템플릿을 형성할 수 있는 방법은 다양하게 존재하지만, 자기조립 방식에 의해 규칙적인 배열을 가지는 block copolymer micelle을 이용하여 나노입자를 형성하는 방법은 1) 저온에서 규칙적인 배열을 가지는 나노입자층 형성, 2) 나노입자의 크기 및 밀도 제어 가능, 3) 다양한 종류의 금속 나노입자층 형성 가능 등의 장점을 가지고 있다. 본 특집에서는 이러한 block copolymer micelle을 이용하여 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 제작 방법, 형성된 소자의 특성 평가 방법, 차세대 비휘발성 메모리 소자로의 응용에 대한 내용을 소개하고자 한다.
- 이상과 같이 기본적인 플래시 메모리 소자의 구조, 동작 방법, 특성 평가 방법에 대해 알아보았다. 앞으로는 기존에 보고된 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 제작 방법, 소자의 동작 특성 등에 대해 살펴보고자 한다.
- Block copolymer micelle을 이용하여 나노입자 기반의 정보저장층을 형성하는 방법 외에도 다양한 방법으로 정보 저장층으로 이용할 수 있는 나노입자층을 형성할 수 있다. 여기서는 이러한 방법 중 layer-by-layer(LbL) 자기조립을 통해 다층 나노입자층으로 적층하는 방법을 소개한다. LbL 자기 조립은 다른 종류의 전하를 띈 박막을 차례로 증착하여 정전기적 인력에 의해 다층 박막을 형성하는 방법이며, 증착 횟수를 조절하여 박막의 두께를 조절할 수 있다.
- 이상과 같이 기본적인 플래시 메모리 소자의 구조, 동작 방법, 특성 평가 방법에 대해 알아보았다. 앞으로는 기존에 보고된 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 제작 방법, 소자의 동작 특성 등에 대해 살펴보고자 한다.
- Block copolymer micelle은 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 가장 적합한 나노입자 형성 템플릿으로 이용될 수 있으며, 이를 통해 제작된 메모리 소자는 조절 가능한 메모리 특성, 멀티레벨 동작 특성 등 우수한 메모리 특성을 나타내었다. 이와 동시에 나노입자를 이용한 비휘발성 메모리 소자 제작에 적합한 여러 방법들을 소개하였으며, 차세대 전자기기에 적용가능한 printed memory, flexible memory, transparent memory 등과 같은 새로운 기능 및 특성의 메모리 소자 형성 기법에 대해 소개하였다. 앞으로 이러한 선행 연구들의 결과를 기반으로 block copolymer micelle 기술이 새로운 반도체 소자 제작에 적용될 수 있기를 기대한다.
- 지금까지 block copolymer micelle을 이용한 비휘발성 메모리 소자의 제작 및 동작/신뢰성 특성 평가에 대해 알아보았다. Block copolymer micelle은 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 가장 적합한 나노입자 형성 템플릿으로 이용될 수 있으며, 이를 통해 제작된 메모리 소자는 조절 가능한 메모리 특성, 멀티레벨 동작 특성 등 우수한 메모리 특성을 나타내었다.
- 현재 활발히 연구가 진행되고 있는 비휘발성 메모리 소자는 크게 트랜지스터 기반 메모리 소자와 저항변화 기반 메모리 소자가 있다. 플래시 메모리 소자의 경우 트랜지스터 기반의 메모리 소자이기 때문에 본 논문에서는 트랜지스터 기반의 메모리 소자를 중심으로 살펴보고자 한다. 트랜지스터 기반의 메모리 소자의 기본 구조는 MOS(metaloxide-semi-conductor) 트랜지스터의 gate oxide 내에 floating gate 또는 charge trapping layer(silicon nitride, 금속나노입자 등) 등이 삽입 되어 있는 형태이다(그림 1).
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