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[국내논문] 산화 그래핀을 절연층으로 사용한 유연한 ReRAM과 다층 절연층 ReRAM의 제작 방법 및 결과 비교
A Review: Comparison of Fabrication and Characteristics of Flexible ReRAM and Multi-Insulating Graphene Oxide Layer ReRAM 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.8, 2016년, pp.1369 - 1375  

김동균 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Korea University) ,  김태헌 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Korea University) ,  윤태환 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Korea University) ,  박정호 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Korea University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A rapid progress of the next-generation non-volatile memory device has been made in recent years. Metal/insulator/Metal multi-layer structure resistive RAM(ReRAM) has attracted a great deal of attention because it has advantages of simple fabrication, low cost, low power consumption, and low operati...

Keyword

#ReRAM   #Graphene oxide   #MIM   #SET   #RESET  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 산화 그래핀 기반의 ReRAM 소자의 장점으로 인해 향후 비휘발성 메모리 시장 중 사물인터넷 시스템, 캐시 (cache) 메모리, 모바일 장치 등에 적용할 수 있으며, 특히 산화 그래핀 기반의 ReRAM이 유연성과 저 전력 특성을 갖는다면, 최근 뜨거운 이슈가 되고 있는 전자피부, 웨어러블 소자, 헬스케어 소자 등에도 적용될 수 있다.[1] 따라서 본 논문에서는 산화 그래핀 절연층 기반의 유연한 ReRAM 소자와 다층 절연층 기반의 ReRAM 소자의 제작 방법 및 스위칭 결과에 대해 설명하고, 그 결과를 비교하였다.
  • 이와 같은 단극성과 쌍극성의 스위칭 특성은 소자의 절연층과 전극 물질에 의하여 결정되는데 아직 정확한 이론적인 설명은 없다. 본 논문에서는 그 동안 개발되었던 금속-절연층-금속 구조의 ReRAM 소자들 가운데 최근 대두되고 있는 산화 그래핀을 절연층으로 형성한 유연한 ReRAM 소자와 다층 절연층 ReRAM 소자의 제작 방법 및 스위칭 결과를 조사하여 그 결과들을 검토하고 전극과 절연층 물질의 중류에 따라 ReRAM 개발 동향과 그 동작 특성 및 이론을 기술한다[5].
  • 최근의 연구 결과로 발표되는 ReRAM 소자는 산화 그래핀을 이용한 다층 ReRAM 소자 및 유연한 ReRAM 소자에 대한 내용이 많이 발표되고 있다[7]. 본 논문에서는 산화 그래핀을 절연층으로 사용한 ReRAM 소자의 제작 및 동향을 기술하였으며, 전극과 절연층 물질 선택에 관하여 기술하였다. ReRAM 소자의 스위칭 특성을 관찰하기 위해서는 전극의 일함수와 전극 전위가 절연층의 물질보다 높은 값을 가져야 한다[6].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비(非)휘발성 메모리가 최근 개발의 주제로 조명받는 이유는? 반도체 메모리는 고 집적화와 저 전력화가 개발 방향의 주를 이루는 동시에, HDD를 대체할 수 있는 ‘비(非)휘발성 메모리(nonvolatile memory)’가 최근 개발의 주제로 조명받고 있는 중이다. 그 이유는 기존 메모리 소자의 구조와 재료는고 집적화와 저 전력화를 동시에 만족시킬 수 없는 물리적 한계를 보임으로써 기존 메모리 소자를 극복할 수 있는 새로운 메모리 기술이 요구되기 때문이다. 이러한 한계를 뛰어넘기 위해 최근 PRAM(Phase Random Access Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), ReRAM(Resistive Random Access Memory) 소자가 개발되고 있으며, 이러한 차세대 메모리 소자 가운데 하나인 ReRAM은 DRAM이나 Flash 메모리처럼 전하 저장용 축전기를 이용하는 메모리 소자가 아닌, 안정적인 높은 저항 상태(high resistive state, HRS)와 낮은 저항 상태(low resistive state, LRS) 사이에서 발생하는 저항성 스위칭 특성을 이용하는 소자이며, 소자의 구조가 아주 단순하여 비교적 쉽게 고 집적화가 가능하리라 예상된다.
어떤 것들이 반도체 기술의 급격한 발전에 기여하는가? 반도체 기술은 무어의 법칙 (Moore’s Law)에서 예측한 것처럼 해마다 급격한 발전을 하고 있으며, 소자 크기의 감소, 새로운 소재의 개발, 소자 구조의 변경 및 공정 기술의 발달 등이 이러한 발전에 기여한다. 반도체 메모리는 고 집적화와 저 전력화가 개발 방향의 주를 이루는 동시에, HDD를 대체할 수 있는 ‘비(非)휘발성 메모리(nonvolatile memory)’가 최근 개발의 주제로 조명받고 있는 중이다.
반도체 기술의 해마다 급격한 발전을 예측한 것은? 반도체 기술은 무어의 법칙 (Moore’s Law)에서 예측한 것처럼 해마다 급격한 발전을 하고 있으며, 소자 크기의 감소, 새로운 소재의 개발, 소자 구조의 변경 및 공정 기술의 발달 등이 이러한 발전에 기여한다. 반도체 메모리는 고 집적화와 저 전력화가 개발 방향의 주를 이루는 동시에, HDD를 대체할 수 있는 ‘비(非)휘발성 메모리(nonvolatile memory)’가 최근 개발의 주제로 조명받고 있는 중이다.
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참고문헌 (18)

  1. Mohamed T. Ghoneim and Muhanmmad M. Hussain, "Review on Physically Flexible Nonvolatile Memory for Internet of Everything Electronics", Electronics, Vol. 4, 2015, pp. 424-479 

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  2. H.-S. Philip Wong et al., "Metal-Oxide RRAM", Proceedings of the IEEE, Vol.100, No.6, 2012, pp. 1951-1970 

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  3. Yoshihisa Fujisaki. "Review of Emerging New Solid-State Non-Volatile Memories", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 52, No. 040001, 2013 

  4. Nicola R. S. Farley, "Sol-gel formation od ordered nanostructured doped ZnO film", Journal of Materials Chemistry, Vol. 14, 2004, pp. 1087-1092 

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  5. Chun-Chieh Lin et al, "Graphene-oxide-based resistive switching device for flexible nonvolatile memory application", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 53, 2014, pp. 05FD03-1-4 

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  6. Z.Wei et al, "Highly Reliable TaOx ReRAM and Direct Evidence of Redox Reaction Mechanism", Electron Device Meeting, 2008, IEDM 2008, Dec.15-17, pp. 1-4 

  7. Dae-Hwang Yoo et al, "Effect of copper oxide on the resistive switching responses of graphenen oxide film", Current Applied Physics, No.14, 2014, pp. 1031-1303 

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  8. Hu Young Jeong et al, "Graphene Oxide Thin Films for Flexible Nonvolatile Memory Applications", Nano Lett, 2010, Vol. 10, pp. 4381-4386 

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  9. Je Bock Chung et al, "Enhancement of memory windows in Pt/Ta2O5-x/Ta bipolar resistive switches via a graphene oxide insertion layer", Thin Solid Films, 2014, pp. 1-4 

  10. Lu-Hao Wang et al, "The mechanism of the asymmetric SET and RESET speed of graphene oxide based flexible resistive switching memories", Applied Physics Letters, No.100, 2012, pp. 1-4 

  11. Dmitrity A. Dikin et al, "Preparation and characterization of graphene oxide paper", Nature Letters, Vol. 448, 2007, pp. 457-460 

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  12. Geetika Khuranan et al, "Forming Free resistive switching in graphene oxide thin film for thermally stable non volatile memory applications", Journal of Applied Physics, Vol. 114, No. 124508, 2013, pp. 1-6 

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  13. Chung-Nan Peng, "Resistive switching of Au/ZnO/Au resistive memory: an in situ observation of conductive bridge formation", Nanoscale Research Letters, Vol. 7, No. 559, 2012, pp. 1-6 

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  14. Fang Yuan et al., "Retention Behavior of Graphene Oxide Resistive Switching Memory on Flexible Substrate", IEEE, 5th International Nanoelectronics Conference, Singapore, 2-4 Jan. 2013, pp. 288-290 

  15. C. L. He et al., "Nonvolatile resistive switching in graphene oxide thin films", Applied Physics Letters, Vol. 95, No. 232101, 2009, pp. 1-3 

  16. Dong Ick Son et al., "Flexible Organic Bistable Devices Based on Graphene Embedded in an Insulating Poly (methyl methacrylate) Polymer Layer", Vol. 10, 2010, pp. 2441-2447 

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  17. Chaoxing Wu et al., "Highly reproducible memory effect of organic multilevel resistive-switch device utilizing graphene oxide sheets/polyimide hybrid nanocomposite", Vol. 99, 2011, pp. 1-3 

  18. Chung-Nan Peng et al., "Resistive switching of Au/ZnO/Au resistive memory : an in situ observation of conductive bridge formation", Nanoscale Research Letters, Vol.7, 2012, pp. 1-6 

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