Charge Carrier Transport through Nano-Slit in Ferroelectric Thin Film of Metal/Ferroelectric Junction: Possibility of New Non-Volatile Memory Device

摘要

o 금속/강유전체(나노슬릿)/절연체/금속 적층구조를 갖는 1T1R (1 Transistor & 1 Resistor) 강유전체 비휘발성 메모리 소자구조 창안 및 동작 특성 모델링 - 유한요소법을 사용하여 나노슬릿 내 터널 절연막을 통한 전자에너지 밴드 프로파일 계산 - WKB 방법을 이용하여 나노슬릿을 통한 터널 전류 계산 - 강유전체 내 자발분극의 방향에 따라 나노슬릿의 터널저항이 극단적으로 변화됨을 확인 (스위칭비 > 108 ) - 파괴적 읽기 방식으로 소자 수명에 문제가 있는 기존 강유전체 메모리와 달리 비파괴적 읽기 방식의 고속, 고집적, 저전력 비휘발성 메모리 소자 구현 가능 - 소자 모델링 관련 연구결과를 한국물리학회 가을 학술논문발표회 및 미국물리학회 March Meeting에 발표 - 소자 모델링 관련 연구결과에 대한 논문 작성 중 - 현재 고안된 소자 구조의 실제 구현을 위한 공정개발 및 이를 통한 시작품 제작 중 o 강유전체 박막 상에 형성된 가장자리 금속/절연체/금속 (EMIM: Edge Metal/Insulator/Metal) 터널소자를 이용한 1T (1 Transistor) 비휘발성 메모리 소자 구조 창안, 소자 모델링, 소자 제작 - 강유전체 박막 상에 얇은 절연막을 사이에 두고 두 금속박막 전극이 교차되는 면에 형성되는 EMIM 소자구조를 이용해 제조공정과 집적도 면에서 가장 유리한 1T 구조의 비파괴적 읽기 방식의 강유전체 메모리 소자 구조 창안 - 강유전체 박막의 자발분극의 방향에 따른 EMIM 소자의 터널저항 변화를 이론적으로 계산 (유한요소법 전자에너지 밴드 프로파일 계산, WKB 방법 이용 터널전류 계산) 하여 스위칭 비가 > 60,000 이 됨을 확인 - 소자 모델링 관련 연구결과를 한국물리학회 가을 학술논문발표회 및 미국물리학회 March Meeting에 발표 - 현재 소자 모델링 결과에 대해 논문 작성 중이며 아울러 소자구조 관련 특허 출원하였음. - EMIM 소자를 실제로 제작해 동작 특성을 평가하였음