선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 활성층 농도에 따른 Al / PVP GQD/ HfOx / ITO 소자의 저항성 스위칭 거동과 전기적인 특성에 대해 확인하였다. 전류-전압 특성에서 관찰 한 바와 같이, GQD 를 포함한 활성층의 농도가 증가할수록 재설정 전압은 감소하였고, 이는 이것은 PVP GQD 농도가 증가함에 따라 계면에서의 결함 깊이가 감소했기 때문일 수 있다.
제안 방법
- Fig. 4(a)는 저결함 그래핀 양자점을 설계하였고, 제작은 수정된 Hummers방법을 통해 흑연산화물로부터 추출하였다. 이를 ITO 기판 위 Poly(4-vinylphenol) (PVP)/HfOx 적층 구조에 적용한 개략도이다.
- HRTEM (High-resolution Transmission Microscopy) (FEI Tecnai F30 S-Twin)을 사용하여 Al / PVP GQD/ HfOx / ITO 소자의 저항성 메모리 구조에 대해 형태학적 및 나노 구조 분석을 각각 수행하였다. 소자의 전류 - 전압 (I–V) 곡선은 전기전자 워크 스테이션 (Keithley 2400) 에서 분석하였다.
- 설정과 리셋 전압 변화에 따른 고성능의 반복 특성을 개별 소자에서 확인하였고, 이종 활성층 농도에 따른 저항성 스위칭 동작을 확인할 수 있었다. 또한, PVP GQD 농도가 증가함에 따라 계면에서의 결함 깊이가 감소하고, Al 과 HfOx /ITO 전극을 통해 전압 변화에서 적절한 전기적인 반복 특성을 확인하였다.
- 그러나, 유기 전계효과 트랜지스터 (Organic Field Effect Transistors, OFETs) 소자와 여러가지 무기 박막의 적층구조는 계면에서 근본적으로 발생하는 결함을 제어하는 것이 불가능하고, 이는 직접적인 소자의 성능 열화를 초래하였다. 본 연구에서는 저차원 구조인 그래핀 양자점 기반의 복합 활성층을 설계하였고, 이를 통해 앞서 살펴본 소자 성능의 한계를 극복하기 위해, 계면 결함 구조에 그래핀 양자점의 이종 활성층을 적용하였다. 성능 열화 이슈를 확인하기 위해bias 변화를 통한 Al / PVP GQD / HfOx / ITO 구조의 바이폴라 저항성 스위칭 메모리 소자를 제작하여 특성을 확인하였다.
- 본 연구에서는 저차원 구조인 그래핀 양자점 기반의 복합 활성층을 설계하였고, 이를 통해 앞서 살펴본 소자 성능의 한계를 극복하기 위해, 계면 결함 구조에 그래핀 양자점의 이종 활성층을 적용하였다. 성능 열화 이슈를 확인하기 위해bias 변화를 통한 Al / PVP GQD / HfOx / ITO 구조의 바이폴라 저항성 스위칭 메모리 소자를 제작하여 특성을 확인하였다. 설정과 리셋 전압 변화에 따른 고성능의 반복 특성을 개별 소자에서 확인하였고, 이종 활성층 농도에 따른 저항성 스위칭 동작을 확인할 수 있었다.
- 수행하였다. 소자의 전류 - 전압 (I–V) 곡선은 전기전자 워크 스테이션 (Keithley 2400) 에서 분석하였다.
- 이를 ITO 기판 위 Poly(4-vinylphenol) (PVP)/HfOx 적층 구조에 적용한 개략도이다. 저항성 메모리 구조를 제작하기 위해 하부전극인 ITO투명 기판 위에초박막의 HfOx를 원자층 증착법으로 합성 후, PVP내 그래핀 양자점을 합성하였으며, 전도성 Al 이온 구조를 적용하였다. 10 nm 이하의 그래핀 양자점 구조가 제작된 후, Al 이온은 그래핀 양자점 영역의 채널로 형성되었다 [23, 24].
- 합성되었다. 초음파 처리공정과 분리추출 공정을 통해, 박리된 GO 시트 제작 후, 원심 분리 및 수정된필터링 공정을 통해 GQD를 추출하였다. 추출된 GQD와 PVP의 1차합성후, 수정된 CVD 법을 통해 Cu 박막에서 형태별 그래핀 양자점을 패터닝 된 전극 위에 직성장을 하였다.
- 초음파 처리공정과 분리추출 공정을 통해, 박리된 GO 시트 제작 후, 원심 분리 및 수정된필터링 공정을 통해 GQD를 추출하였다. 추출된 GQD와 PVP의 1차합성후, 수정된 CVD 법을 통해 Cu 박막에서 형태별 그래핀 양자점을 패터닝 된 전극 위에 직성장을 하였다. 탈 이온수클리닝 공정을 통해 복합 GQD 층 세척후 열처리를 진행하였다.
- 추출된 GQD와 PVP의 1차합성후, 수정된 CVD 법을 통해 Cu 박막에서 형태별 그래핀 양자점을 패터닝 된 전극 위에 직성장을 하였다. 탈 이온수클리닝 공정을 통해 복합 GQD 층 세척후 열처리를 진행하였다. Cross-Bar Type 의 Al / PVP GQD / HfOx 구조는 열 증착에 의해 150 µm 폭의 중첩된 하드 마스크를 사용하여 ITO 기판 위에 증착하였다.
대상 데이터
- 탈 이온수클리닝 공정을 통해 복합 GQD 층 세척후 열처리를 진행하였다. Cross-Bar Type 의 Al / PVP GQD / HfOx 구조는 열 증착에 의해 150 µm 폭의 중첩된 하드 마스크를 사용하여 ITO 기판 위에 증착하였다. Al 전극은 전자빔 증착 법을 사용하여 제작하였고, HfOx 구조는 Ti 접착층에 증착하였다.
성능/효과
- 전류-전압 특성에서 관찰 한 바와 같이, GQD 를 포함한 활성층의 농도가 증가할수록 재설정 전압은 감소하였고, 이는 이것은 PVP GQD 농도가 증가함에 따라 계면에서의 결함 깊이가 감소했기 때문일 수 있다. Al 과 HfOx /ITO 전극을 통해 전압 변화에서 적절한 전기적인 반복성이 관찰되었고, 이는 신뢰성이 높은 바이폴라 저항성 스위칭 동작으로 판단할 수 있다. 낮은 전압과 안정적인 스위칭 동작은 계면 결함이 PVP GQD 층과 HfOx 박막을 통한 Al + 이온의 전기 이동을 지원했기 때문이며, bias 전압을 반전하면 전기 화학적 상호작용 및 joule 가열로 인해 높은 전류 밀도와 접합에서의 국부적인 전기장 증가가 발생하고, 이는 전도성 필라멘트가 핀홀 끝에서 파괴되는 결과를 나타내었다.
- 4(b)는 상단 전극에 음의 bais 를 인가한 후 얻은 ON state에서의 단면 Bright-field TEM 이미지이다. Al/PVP GQD / HfOx / ITO 적층구조에서 불균일한 계면 상태를 확인하였다. PVP 내 그래핀 양자점 영역은 Off state보다 더 규칙적이고 조밀하게 적층된 경로를 가지고 있으나, 계면에서는금속 원자층 내 vacancy가 증가하였고, 이는 Al 과 HfOx 내 계면 영역의 결함이 증가했음을 의미한다.
- TEM 이미지에서 볼 수 있듯이 Al/PVP GQD / HfOx / ITO 구조는 이종계면에서 국지적으로 결합 된 원자층 영역이 관찰되었고, ON 상태에서 Al 산화막이 전하수송층 형성에 영향을 준것으로 판단할 수 있다. 또다른 국부적인 영역에서 불규칙한 계면 구조가 나타나고, 그래핀 양자점 채널 결정화영역과 HfOx 영역의 경계를 명확하게 확인할 수 있었다. 일반적인 HfOx 박막은 계면 간 산소 이온과 관련된 결함을 갖기 때문에 특정한 영역에서 제어 가능한 전기장을만드는 것은 쉽지 않다.
- 낮은 전압과 안정적인 스위칭 동작은 계면 결함이 PVP GQD 층과 HfOx 박막을 통한 Al + 이온의 전기 이동을 지원했기 때문이며, bias 전압을 반전하면 전기 화학적 상호작용 및 joule 가열로 인해 높은 전류 밀도와 접합에서의 국부적인 전기장 증가가 발생하고, 이는 전도성 필라멘트가 핀홀 끝에서 파괴되는 결과를 나타내었다. 또한 PVP GQD 계면에서 다중 전도성 필라멘트 대신 그래핀 양자점 채널과 전도성 필라멘트 경로가 전하이동에 도움이되고, 이는 저항성 스위칭 소자의 성능에 직접적인 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 19 V 에서 Ion / Ioff 비가 68 이상으로 이는 명확한 바이 폴라 저항성 스위칭 특성임을 알 수 있다. 반복된 V set / V reset 의 저항성과 100 DC 사이클의 안정적인 반복 동작을 통해 균일한 스위칭 전압 특성을 확인할 수 있었다. Fig.
- 성능 열화 이슈를 확인하기 위해bias 변화를 통한 Al / PVP GQD / HfOx / ITO 구조의 바이폴라 저항성 스위칭 메모리 소자를 제작하여 특성을 확인하였다. 설정과 리셋 전압 변화에 따른 고성능의 반복 특성을 개별 소자에서 확인하였고, 이종 활성층 농도에 따른 저항성 스위칭 동작을 확인할 수 있었다. 또한, PVP GQD 농도가 증가함에 따라 계면에서의 결함 깊이가 감소하고, Al 과 HfOx /ITO 전극을 통해 전압 변화에서 적절한 전기적인 반복 특성을 확인하였다.
- 1(b)는 소자 간 유의차 여부 및 스위칭 동작 특성 평가를 위해 무작위로 선택된 10 개 이상의 소자에서 대부분 일관된 사이클 수와 저항 스위칭 결과를 나타내었다. 저저항 상태의 V = 0.23 V와 고저항상태의 V = - 0.21 V의 bias 에 의해 소자의 일정한 데이터 유지 특성과 전류 변화의 열화가 없음을 확인할 수 있었다.
- 일반적인 HfOx 박막은 계면 간 산소 이온과 관련된 결함을 갖기 때문에 특정한 영역에서 제어 가능한 전기장을만드는 것은 쉽지 않다. 전도성 채널로 간주되는 고도로결정화 된 PVP 내 그래핀 양자점 영역은 Al 이온과 HfOx 산소 이온의 탈부착 변화에 의해 계면내 결함 간격을 크게 만들지만 강한 전기장 하에서 금속 계면과 HfOx산소이온의 이동에 의해 전도성 PVP그래핀 양자점 채널이 점진적으로 형성된다는 것을 확인할 수 있다. [25].
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.