JP2023523425A - 電子素子及び電子素子制御方法 - Google Patents

電子素子及び電子素子制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2023523425A
JP2023523425A JP2022564480A JP2022564480A JP2023523425A JP 2023523425 A JP2023523425 A JP 2023523425A JP 2022564480 A JP2022564480 A JP 2022564480A JP 2022564480 A JP2022564480 A JP 2022564480A JP 2023523425 A JP2023523425 A JP 2023523425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active layer
electric field
electrode
electrode part
mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022564480A
Other languages
English (en)
Inventor
ジョンファ ソン
ジョンヨク ソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VMemory Corp
Original Assignee
VMemory Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VMemory Corp filed Critical VMemory Corp
Publication of JP2023523425A publication Critical patent/JP2023523425A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/221—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements using ferroelectric capacitors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0004—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021—Auxiliary circuits
    • G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0007—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本発明の一実施形態は、導電性材料を含む第１電極部と、前記第１電極部と離隔して導電性材料を含む第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部の間に配置され、自発分極性材料を含み、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成された活性層と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されて電界を印加するように形成された電界制御部を含む電子素子を開示する。

Description

本発明は、電子素子及びその制御方法に関する。
技術の発展と人々の生活の利便性への関心が高まるにつれ、様々な電子製品に対する開発の試みが盛んになってきている。
また、これらの電子製品はますます小型化及び集積化されており、使用される場所が幅広く増えている。
このような電子製品は 図２を参照すると、第２電極部１３０、様々な電子素子を含み、例えば、ＣＰＵ、メモリ、その他様々な電子素子を含む。このような電子素子は様々な種類の電気回路を含むことができる。
例えば、コンピュータ、スマートフォンだけでなく、ＩｏＴ用の家庭用センサー素子、人間工学用のバイオ電子素子など、様々な分野の製品に電子素子が用いられる。
一方、最近の技術発展速度とユーザの生活水準の急激な向上に伴い、このような電気素子の使用と応用分野が急激に増え、その需要もこれに伴い増加している。
この傾向に応じて、一般的に使用されている様々な電気素子に、迅速かつ容易に適用できる電子回路を具現し制御することには限界がある。
一方、メモリ素子、特に不揮発性メモリ素子は、コンピュータだけでなく、カメラ、通信機器など様々な電子装置の情報記憶及び／または処理装置として幅広く利用されている。
このようなメモリ素子は、特に寿命と速度の面において多くの開発が行われていて、ほとんどの課題はメモリ寿命と速度の確保であるが、これを向上させたメモリ素子を具現するには限界がある。
本発明は、様々な用途に容易に適用できる電子素子及びその制御方法を提供することができる。
本発明の一実施形態は、導電性材料を含む第１電極部と、前記第１電極部と離隔して導電性材料を含む第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部の間に配置され、自発分極性材料を含み、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成された活性層と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されて電界を印加するように形成された電界制御部を含む電子素子を開示する。
本実施形態において、前記活性層上に前記第１電極部及び前記第２電極部と離隔するように形成された第１接続電極及び第２接続電極を含むことができる。
本発明の他の実施形態は、導電性材料を含む第１電極部と、前記第１電極部と離隔して導電性材料を含む第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部の間に配置され、自発分極性材料を含み、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成された活性層と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されて電界を印加するように形成された電界制御部を含む電子素子に対し、互いに活性層の第１モード及び第２モードの選択を制御して前記電子素子の抵抗値を選択的に制御することを含む電子素子制御方法を開示する。
本実施形態において、前記活性層上に前記第１電極部及び前記第２電極部と離隔するように形成された第１接続電極及び第２接続電極を含み、前記第１接続電極と前記第２接続電極との間の電流の流れを制御することを含むことができる。
前述したもの以外の他の側面、特徴、利点が、以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明から明確になるであろう。
本発明に係る電子素子及びその制御方法は、電子素子の電気的特性及び製造特性を向上させ、様々な用途に容易に適用することができる。
本発明の一実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 図１の第２電極部の選択的実施形態を示す図である。 図１の電子素子の第１モード及び第２モードへの変換するために電界制御部を制御することを説明するための図である。 図１の電子素子の第１モード及び第２モードへの変換を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。 図１５のＨ方向から見た平面図である。 図１５の電子素子のエネルギーバンド関係を概略的に説明するための図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
以下、添付の図面に示された本発明に係る実施形態を参照して本発明の構成及び作用を詳細に説明する。
本発明は、様々な変換を加えることができとともに、様々な実施形態を有することができ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明しようとする。本発明の効果及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述する実施形態を参照することで明らかになるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、様々な形態で具現されてもよい。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するものとし、図面を参照して説明するとき、同一又は対応する構成要素は同一の図面符号を付与し、これに対する重複の説明は省略する。
以下の実施形態において、第１、第２などの用語は限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で用いられた。
以下の実施形態において、単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味を持たない限り、複数の表現を含む。
以下の実施形態において、含むまたは有するなどの用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在することを意味するものであり、１つ以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。
図面では、説明の便宜上、構成要素の大きさが誇張または縮小されてもよい。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜上任意に示しているため、本発明が必ずしも示されたものに限定されるものではない。
以下の実施形態において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、直交座標系上の３軸に限定されず、それらを含む広い意味で解釈されることができる。例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交してもよいが、互いに直交しない異なる方向を指してもよい。
ある実施形態が他の方法で具現可能である場合、特定の工程順序は、説明される順序と異なる方法で実行されてもよい。例えば、連続して説明される２つの工程が実質的に同時に実行されてもよく、説明される順序とは逆の順序で実施されてもよい。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１を参照すると、本実施形態の電子素子１００は、第１電極部１２０、第２電極部１３０、活性層１１０及び電界制御部１９０を含むことができる。
第１電極部１２０は導電性材料を含むことができる。
例えば、第１電極部１２０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第１電極部１２０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第１電極部１２０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第１電極部１２０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第１電極部１２０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
第２電極部１３０は導電性材料を含むことができ、前記第１電極部１２０と離隔することができる。
例えば、第２電極部１３０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第２電極部１３０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第２電極部１３０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第２電極部１３０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第２電極部１３０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
第１電極部１２０と第２電極部１３０は異なる特性を有するように形成されることができる。
一例として、第１電極部１２０と第２電極部１３０は異なる電気的特性を有することができ、具体例として第１電極部１２０と第２電極部１３０はそれぞれ仕事関数値が異なるように形成されることができる。
選択的実施形態として、第１電極部１２０と第２電極部１３０は異なる材料を含むことができる。
一例として、第１電極部１２０は白金（Ｐｔ）を含み、第２電極部１３０は金（Ａｕ）を含むことができ、他の一例として、第１電極部１２０は白金（Ｐｔ）を含み、第２電極部１３０はストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の一例として、第１電極部１２０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、具体例として（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができ、第２電極部１３０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
他にも、第１電極部１２０と第２電極部１３０は、互いに異なる特徴を有するように様々な材料を用いて形成することができる。
図２は、図１の第２電極部の選択的実施形態を示す図である。
図２を参照すると、第２電極部１３０’は複層で形成されることができる。
例えば、第２電極部１３０’は、第１層１３１′及び第２層１３２′を含むことができ、第１層１３１′は活性層１１０に向かうように配置されることができ、具体例として、活性層１１０と接することができる。
第１層１３１′は第１電極部１２０と異なる材質で形成されることができ、第２層１３２′は第１層１３１′と異なる材料を含むことができる。例えば、第２層１３２′は、第１電極部１２０と同じ材質で形成されることもできる。
一例として、第１電極部１２０は白金（Ｐｔ）を含み、第２電極部１３０′の第１層１３１′はストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができ、第２層１３２′は白金（Ｐｔ）を含むことができる。
活性層１１０は、前記第１電極部１２０と前記第２電極部１３０の間に配置されることができる。
活性層１１０は自発分極性材料を含むことができる。
例えば、活性層１１０は、強誘電性材料を含むことができ、電界が存在する場合、逆転されることができる自発電気分極（電気双極子）を有する材料を含むことができる。
選択的実施形態として、活性層１１０は、ペロブスカイト系列物質を含むことができ、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢｉＦｅ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９を含むことができる。
また他の例として活性層１１０はＡＢＸ３構造であり、ＡはＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル基、及びペロブスカイト太陽電池構造形成が可能なＣｓ、Ｒｕ等の無機物から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｂは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＣｅからなる群から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｘはハロゲン物質を含むことができる。具体例として活性層１１０は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＭＡＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩ３、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘまたは（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ（０≦ｘ、ｙ≦１）を含むことができる。
その他の様々な強誘電性材料を用いて活性層１１０を形成することができ、これに対する全ての例示の説明は省略する。また、活性層１１０を形成する際、強誘電性材料に他の様々な物質をドーピングして付加的な機能を含むようにするか、電気的特性の向上を進めることもできる。
活性層１１０は自発分極性を有し、電界の印加に応じて分極の程度と方向を制御することができる。また、活性層１１０は、加えた電界が除去されても分極状態を維持することができる。
活性層１１０は、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成されることができる。
これに関する具体的な内容は後述する。
電界制御部１９０は、前記第１電極部１２０及び前記第２電極部１３０に接続されて電界を印加するように形成されることができる。
また、電界制御部１９０を介して電界の方向を制御することができる。例えば、電界制御部１９０を介して前記第１電極部１２０及び前記第２電極部１３０に接続された活性層１１０に電界を印加し、このような電界により活性層１１０は一方向に分極されることができ、さらに、電界の方向を変更して活性層１１０の分極方向を反対方向に変化するように制御することができる。
選択的実施形態として、電界制御部１９０を介して電界の強度を制御することができる。
図３及び図４は、図１の電子素子の第１モード及び第２モードへの変換するために電界制御部を制御することを説明するための図である。
図３を参照すると、電子素子１００の電界制御部１９０を介して第１電界Ｅ１を第１電極部１２０及び第２電極部１３０に印加することを示している。このような第１電界Ｅ１が第１電極部１２０及び第２電極部１３０に印加されると、第１電極部１２０及び第２電極部１３０に接続された活性層１１０は、第１分極方向に分極された形態を有することができる。
図４を参照すると、電子素子１００の電界制御部１９０を介して第２電界Ｅ２を第１電極部１２０及び第２電極部１３０に印加することを示している。
第２電界Ｅ２は、第１電界Ｅ１と互いに異なる方向の電界であってもよい。例えば、第２電界Ｅ２の方向は、第１電界Ｅ１の方向と反対方向であってもよい。
このような第２電界Ｅ２が第１電極部１２０及び第２電極部１３０に印加されると、第１電極部１２０及び第２電極部１３０に接続された活性層１１０は、前記第１分極方向と反対方向である第２分極方向に分極された形態を有することができる。
このとき、例えば、第２電界Ｅ２の大きさは、第１電界Ｅ１の大きさと同じ値を有することができる。
図５～図９は、図１の電子素子の第１モード及び第２モードへの変換を説明するための図である。
図５を参照すると、電子素子１００の電界制御部１９０を介して第１電極部１２０及び第２電極部１３０に電界を印加することによる分極履歴曲線を示す図である。
図５を参照すると、横軸は電界Ｅ、縦軸は分極Ｐを示す。
図５を参照すると、電子素子１００の分極履歴曲線は対称形状を有しない。例えば、図５を参照すると、正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１の分極値（正のＹ切片値）は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２を印加して除去した後の第２分極値（負のＹ切片値）と異なり、具体的に、第１分極値（正のＹ切片値）の大きさは第２分極値（負のＹ切片値）の大きさより小さい値を有する。
このような分極値の差は、前述したように、第１電極部１２０及び第２電極部１３０の異なる特性により対称的な電界誘導を制御して形成されたものであってもよい。
図６を参照すると、電子素子１００の電界制御部１９０を介して第１電極部１２０及び第２電極部１３０に電界を印加することによる変位履歴曲線を示す図である。
図７は、図６のＫを拡大した図である。
本実施形態の活性層１１０は、電界を加えて分極構造が形成されることができ、変位が発生することができる。
図６及び図７を参照すると、横軸は電界Ｅ、縦軸は変位Ｓを示す。
図６及び図７を参照すると、電子素子１００の変位履歴曲線は対称形状を有しない。例えば、図６を参照すると、正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１変位ＳＥ１は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２変位ＳＥ２と異なり、具体的に、第１変位ＳＥ１の大きさは、第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有する。
前記図５の分極値の差に応じて、変位値も非対称形状として互いに反対方向の第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２を印加して除去することによって互いに異なる値を有することができる。
これにより、電子素子１００に電界を印加して除去した後に発生する変形状態は、１つではなく２つの状態を有することができる。
例えば、図８に示すように、電子素子１００の活性層１１０は、２つの変位状態を有することができる。
具体的に、図８を参照すると、活性層１１０は、第１変位ＳＥ１及び第２変位ＳＥ２を選択的に有することができる。第１変位ＳＥ１の大きさは、第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有する。
例えば、前述したように、電子素子１００の電界制御部１９０を用いて電界の方向を制御し、これにより活性層１１０に形成される分極方向を制御して図５のように分極形態を有するようにすることができ、図６のように変位形態を有するようにすることができる。
図９は、図８の活性層１１０の変位値の選択的変化によってエネルギーバンドギャップの変化を示す図である。
図９を参照すると、活性層１１０が第１変位ＳＥ１を有するときの活性層１１０のエネルギーバンドギャップの値は、活性層１１０が第２変位ＳＥ２を有するときの活性層１１０のエネルギーバンドギャップの値より大きい値を有することができる。
このような活性層１１０が選択的にエネルギーバンド値の大きさの差を有することで、活性層１１０は選択的に異なる値の２つの電気的抵抗を有することができる。
例えば、活性層１１０は、第１変位ＳＥ１を有するとき、第１電気抵抗を有する状態（第１モード）を有することができる。また、活性層１１０は、第２変位ＳＥ２を有するとき、第１電気抵抗より低い第２電気抵抗を有する状態（第２モード）を有することができる。
そして、活性層１１０は、このような第１電気抵抗を有する状態（第１モード）及び第２値を有する電気抵抗を有する状態（第２モード）を選択的に有することができる。
例えば、前述したように、電界制御部１９０を介した電界の方向を制御して活性層１１０の分極形態を制御し（図５参照）、このような分極形態に応じて変位形態が制御（図６及び図７参照）され、これにより、活性層１１０のエネルギーバンドギャップ値が選択的に決定（図９参照）され、高抵抗の第１モードまたは低抵抗の第２モードを選択的に有することができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。選択的実施形態として図示されていないが、第１電極部と活性層の間、または第２電極部と活性層の間に導電性挿入層が形成されることもできる。
このような構造を介して活性層には電界が印加されることができ、これに応じて第１分極方向に分極形態を有することができ、電界の方向を制御して第１分極方向と反対方向の分極形態を有することもできる。
また、本実施形態は、第１電極部及び第２電極部が異なる特性を有することができ、例えば、異なる材料を含むことができる。これにより、活性層に非対称的な電気的特性を誘導することができる。
このような第１電極部及び第２電極部の異なる特性、例えば電極間の非対称性により、異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における第２分極方向の大きさは異なる場合がある。
また、分極に対応して活性層は変位を有することができ、電界を加えた後に、電界を除去する際に互いに異なる値の２つの変位を有することができる。例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１変位及び第２電界を加えた後、除去するときに第２変位は異なる値を有することができる。
また、このような第１変位に対応する状態における活性層の第１電気抵抗値と、第２変位に対応する状態における活性層の第２電気抵抗値は異なっていてもよい。一例として、第１電気抵抗値が第２電気抵抗値より大きくてもよい。
その結果、活性層は、比較的高い電気的抵抗値を有する第１モード及び比較的低い電気的抵抗値を有する第２モードのうちの１つを選択的に有することができる。
例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１モードを維持し、第２電界を加えた後、除去するときに第２モードを維持することができる。
これにより、活性層が互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができ、このような活性層を有する電子素子は様々な用途に用いることができる。
一例として、電気的スイッチング構造として電子素子を用いることができ、活性層が高い抵抗値を有する第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応し、活性層が低い抵抗値を有する第２モードはオン（ｏｎ）に対応するメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現することができる。
図１０は、本発明の他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１０を参照すると、本実施形態の電子素子２００は、第１電極部２２０、第２電極部２３０、活性層２１０及び電界制御部２９０を含むことができる。
第１電極部２２０は導電性材料を含むことができる。
例えば、第１電極部２２０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第１電極部２２０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第１電極部２２０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第１電極部２２０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第１電極部２２０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
第２電極部２３０は導電性材料を含むことができ、前記第１電極部２２０と離隔することができる。
例えば、第２電極部２３０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第２電極部２３０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第２電極部２３０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第２電極部２３０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第２電極部２３０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
選択的実施形態として、第１電極部２２０と第２電極部２３０は同じ特性を有するように形成されることができる。
一例として、第１電極部２２０と第２電極部２３０とは異なる電気的特性を有することができ、具体例として第１電極部２２０と第２電極部２３０は同じ材料を含むことができる。
また、選択的実施形態として、第１電極部２２０または第２電極部２３０は積層された形態を有することができる。
活性層２１０は、前記第１電極部２２０と前記第２電極部２３０の間に配置されることができる。
活性層２１０は自発分極性材料を含むことができる。
例えば、活性層２１０は、強誘電性材料を含むことができ、電界が存在する場合、逆転されることができる自発的電気分極（電気双極子）を有する材料を含むことができる。
選択的実施形態として、活性層２１０は、ペロブスカイト系列物質を含むことができ、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢｉＦｅ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９を含むことができる。
また、他の例として活性層２１０はＡＢＸ３構造であり、ＡはＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル基、及びペロブスカイト太陽電池構造形成が可能なＣｓ、Ｒｕ等の無機物から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｂは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＣｅからなる群から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｘはハロゲン物質を含むことができる。具体例として活性層２１０は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＭＡＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩ３、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘまたは（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ（０≦ｘ、ｙ≦１）を含むことができる。
その他の様々な強誘電性材料を用いて活性層２１０を形成することができ、これに対する全ての例示の説明は省略する。また、活性層２１０を形成する際、強誘電性材料に他の様々な物質をドーピングして付加的な機能を含むようにするか、電気的特性の向上を進めることもできる。
活性層２１０は自発分極性を有し、電界の印加に応じて分極の程度と方向を制御することができる。また、活性層２１０は、加えた電界が除去されても分極状態を維持することができる。
活性層２１０の一領域にイオン注入領域が形成されることができる。
例えば、活性層２１０の領域のうち、第１電極部２２０に向かう面にドーパントを注入するイオンインプランテーション（ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）などの方法を用いてイオン注入工程を進めることができる。
また、他の例として、活性層２１０の領域のうち、第２電極部２３０に向かう面にドーパントを注入するイオンインプランテーション（ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）などの方法を用いてイオン注入工程を進めることができる。
前記活性層２１０へのイオン注入形成は様々な物質を用いて進めることができる。
選択的実施形態として、活性層２１０に遷移金属を用いたイオン注入領域を形成することができる。
また、選択的実施形態として、活性層２１０にイッテルビウム（Ｙｂ）またはフッ素（Ｆ）を用いたイオン注入領域を形成することができる。
活性層５１０は、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成されることができる。
これに関する具体的な内容は後述する。
電界制御部２９０は、前記第１電極部２２０及び前記第２電極部２３０に接続されて電界を印加するように形成されることができる。
また、電界制御部２９０を介して電界の方向を制御することができる。例えば、電界制御部２９０を介して前記第１電極部２２０及び前記第２電極部２３０に接続された活性層２１０に電界を印加し、このような電界により活性層２１０は一方向に分極されることができ、さらに、電界の方向を変更して活性層２１０の分極方向を反対方向に変化するように制御することができる。
選択的実施形態として、電界制御部２９０を介して電界の強度を制御することができる。
電子素子２００の電界制御による活性層２１０の第１モード及び第２モードの選択動作について説明する。
電子素子２００の電界制御部２９０を介して第１電界Ｅ１を第１電極部２２０及び第２電極部２３０に印加すると、第１電極部２２０及び第２電極部２３０に接続された活性層２１０は、第１分極方向に分極された形態を有することができる。
また、電子素子２００の電界制御部２９０を介して第２電界Ｅ２を第１電極部２２０及び第２電極部２３０に印加することができる。
第２電界Ｅ２は、第１電界Ｅ１と互いに異なる方向の電界であってもよい。例えば、第２電界Ｅ２の方向は、第１電界Ｅ１の方向と反対方向であってもよい。
このような第２電界Ｅ２が第１電極部２２０及び第２電極部２３０に印加されると、第１電極部２２０及び第２電極部２３０に接続された活性層２１０は、前記第１分極方向と反対方向である第２分極方向に分極された形態を有することができる。
このとき、例えば、第２電界Ｅ２の大きさは、第１電界Ｅ１の大きさと同じ値を有することができる。
本実施形態の電子素子２００の分極履歴曲線は対称形状を有しない。例えば、前述した図５に示すように正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１分極値（分極履歴曲線における正のＹ切片値）は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２分極値（分極履歴曲線における負のＹ切片値）と異なり、具体的に、第１分極値（分極履歴曲線における正のＹ切片値）の大きさは、第２分極値（分極履歴曲線における負のＹ切片値）の大きさより小さい値を有することができる。
このような分極値の差は、前述したように活性層２１０の一領域、例えば第１電極部２２０に向かう面または第２電極部２３０に向かう面に形成されたイオン注入領域によるものである可能性がある。
具体例として、活性層２１０の領域のうち、第１電極部２２０または第２電極部２３０と隣接する面がイオン注入領域により電荷濃度などの表面特性が変化することがあり、これにより第１電極部２２０及び第２電極部２３０が同じ材質で形成された場合でも電界制御部２９０を介した電界の印加時、例えば、第１電界及びこれと反対方向の第２電界印加時における分極値の差が発生する可能性がある。
このような分極の差により変位特性に影響を与え、例えば、前述した図６に示すように、本実施形態の活性層２１０は電界を加えて変位が発生する可能性がある。
具体例として、電子素子２００の変位履歴曲線は、対称形状を有していなくてもよく、正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１変位ＳＥ１は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２変位ＳＥ２と異なり、具体例として第１変位ＳＥ１の大きさは第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有することができる。
すなわち、前記分極値の差に応じて変位値も非対称形状で互いに反対方向の第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２を印加して除去することにより互いに異なる値を有することができ、これにより電子素子２００に電界を印加して除去した後に発生する変形状態は、１つではなく２つの状態を有することができる。
例えば、前述した図８に示すように、電子素子２００の活性層２１０は、２つの変位状態を有することができる。
具体的に、活性層２１０は、第１変位ＳＥ１及び第２変位ＳＥ２を選択的に有することができ、第１変位ＳＥ１の大きさは第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有する。
例えば、前述したように、電子素子２００の電界制御部２９０を用いて電界の方向を制御し、これにより活性層２１０に形成される分極方向を制御して分極形態及びそれに対応するように電界を除去した場合に異なる値の２つの変位状態を有するようにすることができる。
また、活性層２１０が値の大きい第１変位ＳＥ１を有するときの活性層２１０のエネルギーバンドギャップの値は、活性層２１０が第１変位ＳＥ１より小さい値を有する第２変位ＳＥ２を有するときの活性層２１０のエネルギーバンドギャップの値より大きい値を有することができる。
このような活性層２１０が選択的にエネルギーバンド値の大きさの差を有することで、活性層２１０は選択的に異なる値の２つの電気的抵抗を有することができる。
例えば、活性層２１０は、第１変位ＳＥ１を有するとき、第１電気抵抗を有する状態（第１モード）を有することができる。また、活性層２１０は、第２変位ＳＥ２を有するとき、第１電気抵抗より低い第２電気抵抗を有する状態（第２モード）を有することができる。
そして、活性層２１０は、このような第１電気抵抗を有する状態（第１モード）及び第２値を有する電気抵抗を有する状態（第２モード）を選択的に有することができる。
例えば、前述したように、電界制御部２９０を介した電界の方向を制御して活性層２１０の分極形態を制御し、このような分極形態に応じて変位形態が制御され、これにより、活性層２１０のエネルギーバンドギャップ値が選択的に決定され、高抵抗の第１モードまたは低抵抗の第２モードを選択的に有することができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。選択的実施形態として図示されていないが、第１電極部と活性層の間、または第２電極部と活性層の間に導電性挿入層が形成されることもできる。
このような構造を介して活性層には電界が印加されることができ、これに応じて第１分極方向に分極形態を有することができ、電界の方向を制御して第１分極方向と反対方向の分極形態を有することもできる。
また、本実施形態は、活性層の一面、例えば第１電極部に向かう一面または第２電極部に向かう一面のいずれか一つに多様な物質を用いてドーピング工程を進めることができる。
このようなドーピング工程によって、活性層と第１電極部の間の界面特性は、活性層と第２電極部の間の界面特性と異なるように変化することができる。このような界面特性の変化により、活性層内部での電界が非対称的に誘導されることができる。
このような活性層内部特性、例えば電気的非対称性により、異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における２分極方向の大きさは異なる場合がある。
また、分極に対応して活性層は変位を有することができ、電界を加えた後に、電界を除去する際に互いに異なる値の２つの変位を有することができる。例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１変位及び第２電界を加えた後、除去するときに第２変位は異なる値を有することができる。
また、このような第１変位に対応する状態における活性層の第１電気抵抗値と、第２変位に対応する状態における活性層の第２電気抵抗値は異なっていてもよい。一例として、第１電気抵抗値が第２電気抵抗値より大きくてもよい。
その結果、活性層は、比較的高い電気的抵抗値を有する第１モード及び比較的低い電気的抵抗値を有する第２モードのうちの１つを選択的に有することができる。
例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１モードを維持し、第２電界を加えた後、除去するときに第２モードを維持することができる。
これにより、活性層が互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができ、このような活性層を有する電子素子は様々な用途に用いることができる。
一例として、電気的スイッチング構造として電子素子を用いることができ、活性層が高い抵抗値を有する第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応し、活性層が低い抵抗値を有する第２モードはオン（ｏｎ）に対応するメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現することができる。
図１１は、本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１１を参照すると、本実施形態の電子素子３００は、第１電極部３２０、第２電極部３３０、活性層３１０及び電界制御部３９０を含むことができる。
第１電極部３２０は導電性材料を含むことができる。
例えば、第１電極部３２０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第１電極部３２０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第１電極部３２０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第１電極部３２０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第１電極部３２０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
第２電極部３３０は導電性材料を含むことができ、前記第１電極部３２０と離隔することができる。
例えば、第２電極部３３０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第２電極部３３０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第２電極部３３０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第２電極部３３０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第２電極部３３０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
選択的実施形態として、第１電極部３２０と第２電極部３３０は同じ特性を有するように形成されることができる。
一例として、第１電極部３２０と第２電極部３３０とは異なる電気的特性を有することができ、具体例として第１電極部３２０と第２電極部３３０は同じ材料を含むことができる。
また、選択的実施形態として、第１電極部３２０または第２電極部３３０は積層された形態を有することができる。
活性層３１０は、前記第１電極部３２０と前記第２電極部３３０の間に配置されることができる。
活性層３１０は自発分極性材料を含むことができる。
例えば、活性層３１０は、強誘電性材料を含むことができ、電界が存在する場合、逆転されることができる自発的電気分極（電気双極子）を有する材料を含むことができる。
選択的実施形態として、活性層３１０は、ペロブスカイト系列物質を含むことができ、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢｉＦｅ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９を含むことができる。
また他の例として活性層３１０はＡＢＸ３構造であり、ＡはＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル基、及びペロブスカイト太陽電池構造形成が可能なＣｓ、Ｒｕ等の無機物から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｂは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＣｅからなる群から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｘはハロゲン物質を含むことができる。具体例として活性層３１０は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＭＡＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩ３、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘまたは（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ（０≦ｘ、ｙ≦１）を含むことができる。
その他の様々な強誘電性材料を用いて活性層３１０を形成することができる、これに対する全ての例示の説明は省略する。また、活性層３１０を形成する際、強誘電性材料に他の様々な物質をドーピングして付加的な機能を含むようにするか、電気的特性の向上を進めることもできる。
活性層３１０は自発分極性を有し、電界の印加に応じて分極の程度と方向を制御することができる。また、活性層３１０は、加えた電界が除去されても分極状態を維持することができる。
活性層３１０の一領域に表面処理領域が形成されることができる。
例えば、熱処理工程を進めて活性層３１０の領域のうち第１電極部３２０に向かう面に酸素変化領域、具体例として酸素欠乏領域を含む表面処理領域が形成されることができる。
また、他の例として熱処理工程を進めて活性層３１０の領域のうち第２電極部３３０に向かう面に酸素変化領域、具体例として酸素欠乏領域を含む表面処理領域が形成されることができる。
活性層３１０の領域のうち、第１電極部３２０に向かう領域または第２電極部３３０に向かう領域に選択的に表面処理領域を含む表面処理領域を形成して活性層３１０内での電界特性が非対称的に具現されるようにすることができる。
活性層３１０は、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成されることができる。
これに関する具体的な内容は後述する。
電界制御部３９０は、前記第１電極部３２０及び前記第２電極部３３０に接続されて電界を印加するように形成されることができる。
また、電界制御部３９０を介して電界の方向を制御することができる。例えば、電界制御部３９０を介して前記第１電極部３２０及び前記第２電極部３３０に接続された活性層３１０に電界を印加し、このような電界により活性層３１０は一方向に分極されることができ、さらに、電界の方向を変更して活性層３１０の分極方向を反対方向に変化するように制御することができる。
選択的実施形態として、電界制御部３９０を介して電界の強度を制御することができる。
電子素子３００の電界制御による活性層３１０の第１モード及び第２モードの選択動作について説明する。
電子素子３００の電界制御部３９０を介して第１電界Ｅ１を第１電極部３２０及び第２電極部３３０に印加すると、第１電極部３２０及び第２電極部３３０に接続された活性層３１０は、第１分極方向に分極された形態を有することができる。
また、電子素子３００の電界制御部３９０を介して第２電界Ｅ２を第１電極部３２０及び第２電極部３３０に印加することができる。
第２電界Ｅ２は、第１電界Ｅ１と互いに異なる方向の電界であってもよい。例えば、第２電界Ｅ２の方向は、第１電界Ｅ１の方向と反対方向であってもよい。
このような第２電界Ｅ２が第１電極部３２０及び第２電極部３３０に印加されると、第１電極部３２０及び第２電極部３３０に接続された活性層３１０は、前記第１分極方向と反対方向である第２分極方向に分極された形態を有することができる。
このとき、例えば、第２電界Ｅ２の大きさは、第１電界Ｅ１の大きさと同じ値を有することができる。
本実施形態の電子素子３００の分極履歴曲線は対称形状を有しない。例えば、前述した図５に示すように正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１分極値（分極履歴曲線における正のＹ切片値）は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２分極値（分極履歴曲線における負のＹ切片値）と異なり、具体的に、第１分極値（分極履歴曲線における正のＹ切片値）の大きさは、第２分極値（分極履歴曲線における負のＹ切片値）の大きさより小さい値を有することができる。
このような分極値の差は、前述したように活性層３１０の一領域、例えば第１電極部３２０に向かう面または第２電極部３３０に向かう面に形成された表面処理領域によるものである可能性がある。具体例として、活性層３１０の領域のうち、第１電極部３２０または第２電極部３３０と隣接する面が熱処理工程により酸素欠乏が発生し、このような酸素欠乏領域形成を制御して表面特性が変化した表面処理領域を形成することができる。
これにより、第１電極部３２０及び第２電極部３３０が同じ材質で形成された場合であっても、電界制御部３９０を介した電界の印加時、例えば、第１電界及びその逆方向の第２電界印加時に形成されたものであってもよい。
このような分極の差により変位特性に影響を与え、例えば、前述した図６に示すように、本実施形態の活性層３１０は電界を加えて変位が発生する可能性がある。
具体例として、電子素子３００の変位履歴曲線は、対称形状を有していなくてもよく、正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１変位ＳＥ１は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２変位ＳＥ２と異なり、具体的に、第１変位ＳＥ１の大きさは第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有することができる。
すなわち、前記分極値の差に応じて変位値も非対称形状で互いに反対方向の第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２を印加して除去することにより互いに異なる値を有することができ、これにより電子素子３００に電界を印加して除去した後に発生する変形状態は、１つではなく２つの状態を有することができる。
例えば、前述した図８に示すように、電子素子３００の活性層３１０は、２つの変位状態を有することができる。
具体的に、活性層３１０は、第１変位ＳＥ１及び第２変位ＳＥ２を選択的に有することができ、第１変位ＳＥ１の大きさは第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有する。
例えば、前述したように、電子素子３００の電界制御部３９０を用いて電界の方向を制御し、これにより活性層３１０に形成される分極方向を制御して分極形態及びそれに対応するように電界を除去した場合に異なる値の２つの変位状態を有するようにすることができる。
また、活性層３１０が値の大きい第１変位ＳＥ１を有するときの活性層３１０のエネルギーバンドギャップの値は、活性層３１０が第１変位ＳＥ１より小さい値を有する第２変位ＳＥ２を有するときの活性層３１０のエネルギーバンドギャップの値より大きい値を有することができる。
このような活性層３１０が選択的にエネルギーバンド値の大きさの差を有することで、活性層３１０は選択的に異なる値の２つの電気的抵抗を有することができる。
例えば、活性層３１０は、第１変位ＳＥ１を有するとき、第１電気抵抗を有する状態（第１モード）を有することができる。また、活性層３１０は、第２変位ＳＥ２を有するとき、第１電気抵抗より低い第２電気抵抗を有する状態（第２モード）を有することができる。
そして、活性層３１０は、このような第１電気抵抗を有する状態（第１モード）及び第２値を有する電気抵抗を有する状態（第２モード）を選択的に有することができる。
例えば、前述したように、電界制御部３９０を介した電界の方向を制御して活性層３１０の分極形態を制御し、このような分極形態に応じて変位形態が制御され、これにより、活性層３１０のエネルギーバンドギャップ値が選択的に決定され、高抵抗の第１モードまたは低抵抗の第２モードを選択的に有することができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。選択的実施形態として図示されていないが、第１電極部と活性層の間、または第２電極部と活性層の間に導電性挿入層が形成されることもできる。
このような構造を介して活性層には電界が印加されることができ、これに応じて第１分極方向に分極形態を有することができ、電界の方向を制御して第１分極方向と反対方向の分極形態を有することもできる。
また、本実施形態は、活性層の一面、例えば第１電極部に向かう一面または第２電極部に向かう一面のいずれか一つに表面処理領域を形成することができ、例えば、熱処理工程によって酸素欠乏領域を形成することができる。
このような表面処理領域形成により、活性層と第１電極部の間の界面特性は、活性層と第２電極部の間の界面特性とは異なるように変化することができる。このような界面特性の変化により、活性層内部での電界が非対称的に誘導されることができる。
このような活性層内部特性、例えば電気的非対称性により、異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における２分極方向の大きさは異なる場合がある。
また、分極に対応して活性層は変位を有することができ、電界を加えた後に、電界を除去する際に互いに異なる値の２つの変位を有することができる。例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１変位及び第２電界を加えた後、除去するときに第２変位は異なる値を有することができる。
また、このような第１変位に対応する状態における活性層の第１電気抵抗値と、第２変位に対応する状態における活性層の第２電気抵抗値は異なっていてもよい。一例として、第１電気抵抗値が第２電気抵抗値より大きくてもよい。
その結果、活性層は、比較的高い電気的抵抗値を有する第１モード及び比較的低い電気的抵抗値を有する第２モードのうちの１つを選択的に有することができる。
例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１モードを維持し、第２電界を加えた後、除去するときに第２モードを維持することができる。
これにより、活性層が互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができ、このような活性層を有する電子素子は様々な用途に用いることができる。
一例として、電気的スイッチング構造として電子素子を用いることができ、活性層が高い抵抗値を有する第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応し、活性層が低い抵抗値を有する第２モードはオン（ｏｎ）に対応するメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現することができる。
図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１２を参照すると、本実施形態の電子素子４００は、第１電極部４２０、第２電極部４３０、活性層４１０及び電界制御部４９０を含むことができる。
第１電極部４２０は導電性材料を含むことができる。
例えば、第１電極部４２０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第１電極部４２０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第１電極部４２０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第１電極部４２０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第１電極部４２０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
第２電極部４３０は導電性材料を含むことができ、前記第１電極部４２０と離隔することができる。
例えば、第２電極部４３０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または白金（Ｐｔ）を含むように形成することができる。
また、他の例として、第２電極部４３０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することもできる。具体例として、第２電極部４３０は、ストロンチウムルテニウム酸化物（ＳｒＲｕＯ３）を含むことができる。
また、他の例として、第２電極部４３０は（ＬａｘＳｒｙ）ＣｏＯｚを含むことができ、例えば（Ｌａ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３を含むことができる。また、他の例として、第２電極部４３０はＬａＣｏＯ３を含むことができる。
選択的実施形態として、第１電極部４２０と第２電極部４３０は同じ特性を有するように形成されることができる。
一例として、第１電極部４２０と第２電極部４３０とは異なる電気的特性を有することができ、具体例として第１電極部４２０と第２電極部４３０は同じ材料を含むことができる。
また、選択的実施形態として、第１電極部４２０または第２電極部４３０は積層された形態を有することができる。
活性層４１０は、前記第１電極部４２０と前記第２電極部４３０の間に配置されることができる。
活性層４１０は自発分極性材料を含むことができる。
例えば、活性層４１０は、強誘電性材料を含むことができ、電界が存在する場合、逆転されることができる自発的電気分極（電気双極子）を有する材料を含むことができる。
活性層４１０は、第１層４１１及び第２層４１２を含むことができる。
第１層４１１は第１電極部４２０に隣接し、第２層４１２は第２電極部４３０に隣接することができる。
活性層４１０の第１層４１１は、第２層４１２と第１電極部４２０との間に配置されることができる。
選択的実施形態として、活性層４１０の第１層４１１は、ペロブスカイト系列物質を含むことができ、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢｉＦｅ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９を含むことができる。
また、他の例として活性層４１０の第１層４１１は、ＡＢＸ３構造であり、ＡはＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル基、及びペロブスカイト太陽電池構造形成が可能なＣｓ、Ｒｕ等の無機物から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｂは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＣｅからなる群から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｘはハロゲン物質を含むことができる。具体例として活性層４１０は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＭＡＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩ３、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘまたは（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ（０≦ｘ、ｙ≦１）を含むことができる。
その他の様々な強誘電性材料を用いて活性層４１０の第１層４１１を形成することができ、これに対する全ての例示の説明は省略する。また、活性層４１０の第１層４１１を形成する際、強誘電性材料に他の様々な物質をドーピングして付加的な機能を含むようにするか、電気的特性の向上を進めることもできる。
活性層４１０の第２層４１２は、第１層４１１と第２電極部４３０との間に配置されることができる。
選択的実施形態として、活性層４１０は、第２層４１２は、ペロブスカイト系列物質を含むことができ、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢｉＦｅ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９を含むことができる。
また、他の例として活性層４１０の第２層４１２は、ＡＢＸ３構造であり、ＡはＣｎＨ２ｎ＋１のアルキル基、及びペロブスカイト太陽電池構造形成が可能なＣｓ、Ｒｕ等の無機物から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｂは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＣｅからなる群から選択された１つ以上の物質を含むことができ、Ｘはハロゲン物質を含むことができる。具体例として活性層４１０は、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＭＡＰｂＩ３、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＣＨ３ＮＨ３ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩ３、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＩｘＢｒ３－ｘ、ＨＣ（ＮＨ２）２ＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩ３、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＣｌ３－ｘ、（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＩｘＢｒ３－ｘまたは（ＣＨ３ＮＨ３）（ＨＣ（ＮＨ２）２）１－ｙＰｂＣｌｘＢｒ３－ｘ（０≦ｘ、ｙ≦１）を含むことができる。
その他の様々な強誘電性材料を用いて活性層４１０の第２層４１２を形成することができ、これに対する全ての例示の説明は省略する。また、活性層４１０の第２層４１２を形成する際、強誘電性材料に他の様々な物質をドーピングして付加的な機能を含むようにするか、電気的特性の向上を進めることもできる。
活性層４１０は自発分極性を有し、電界の印加に応じて分極の程度と方向を制御することができる。また、活性層４１０は、加えた電界が除去されても分極状態を維持することができる。
活性層４１０の第１層４１１及び第２層４１２はそれぞれ互いに異なる特性を有することができる。
例えば、活性層４１０の第１層４１１及び第２層４１２はそれぞれ互いに異なる材料を含むことができる。
選択的実施形態として、活性層４１０の第１層４１１は前記の材料のうちの１つを含むことができ、例えば、ＰｂＴｉＯ３を含み、第２層４１２は前記の材料のうち、前記第１層４１１とは異なる材料、例えばＢａＴｉＯ３を含むことができる。
これにより、活性層４１０の領域のうち、第１電極部４２０に向かう領域と第２電極部４３０に向かう領域は、互いに異なる特性を有することができ、活性層４１０内での電界特性が非対称に具現されるようにすることができる。
活性層４１０は、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成されることができる。
これに関する具体的な内容は後述する。
電界制御部４９０は、前記第１電極部４２０及び前記第２電極部４３０に接続されて電界を印加するように形成されることができる。
また、電界制御部４９０を介して電界の方向を制御することができる。例えば、電界制御部４９０を介して前記第１電極部４２０及び前記第２電極部４３０に接続された活性層４１０に電界を印加し、このような電界により活性層４１０は一方向に分極されることができ、さらに、電界の方向を変更して活性層４１０の分極方向を反対方向に変化するように制御することができる。
選択的実施形態として、電界制御部４９０を介して電界の強度を制御することができる。
電子素子４００の電界制御による活性層４１０の第１モード及び第２モードの選択動作について説明する。
電子素子４００の電界制御部４９０を介して第１電界Ｅ１を第１電極部４２０及び第２電極部４３０に印加すると、第１電極部４２０及び第２電極部４３０に接続された活性層４１０は、第１分極方向に分極された形態を有することができる。
また、電子素子４００の電界制御部４９０を介して第２電界Ｅ２を第１電極部４２０及び第２電極部４３０に印加することができる。
第２電界Ｅ２は、第１電界Ｅ１と互いに異なる方向の電界であってもよい。例えば、第２電界Ｅ２の方向は、第１電界Ｅ１の方向と反対方向であってもよい。
このような第２電界Ｅ２が第１電極部４２０及び第２電極部４３０に印加されると、第１電極部４２０及び第２電極部４３０に接続された活性層４１０は、前記第１分極方向と反対方向である第２分極方向に分極された形態を有することができる。
このとき、例えば、第２電界Ｅ２の大きさは、第１電界Ｅ１の大きさと同じ値を有することができる。
本実施形態の電子素子４００の分極履歴曲線は対称形状を有しない。例えば、前述した図５に示すように正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１分極値（分極履歴曲線における正のＹ切片値）は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２分極値（分極履歴曲線における負のＹ切片値）と異なり、具体的に、第１分極値（分極履歴曲線における正のＹ切片値）の大きさは、第２分極値（分極履歴曲線における負のＹ切片値）の大きさより小さい値を有することができる。
このような分極値の差は、前述したように活性層４１０の一領域、例えば第１電極部４２０に向かう領域には第１層４１１が形成され、第２電極部４３０に向かう領域には、第１層４１１とは異なる第２層４１２が形成されたことに起因する可能性がある。
具体例として、活性層４１０の第１層４１１は、様々な活性層４１０の材料のうちの一つとしてＰｂＴｉＯ３を含み、第２層４１２は、様々な活性層４１０の材料のうち、前記第１層４１１とは異なる材料、例えばＢａＴｉＯ３を含むことができ、これにより第１電極部４２０及び第２電極部４３０が同じ材質で形成された場合でも電界制御部４９０を介した電界の印加時、例えば、第１電界及びその反対方向の第２電界の印加時、分極値の差が発生することができる。
このような分極の差により変位特性に影響を与え、例えば、前述した図６に示すように、本実施形態の活性層４１０は電界を加えて変位が発生する可能性がある。
具体例として、電子素子４００の変位履歴曲線は、対称形状を有していなくてもよく、正の値の電界（例えば、第１電界Ｅ１）を印加して除去した後の第１変位ＳＥ１は、負の値の電界（例えば、第２電界Ｅ２）を印加して除去した後の第２変位ＳＥ２と異なり、具体例として第１変位ＳＥ１の大きさは第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有することができる。
すなわち、前記分極値の差に応じて変位値も非対称形状で互いに反対方向の第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２を印加して除去することにより互いに異なる値を有することができ、これにより電子素子４００に電界を印加して除去した後に発生する変形状態は、１つではなく２つの状態を有することができる。
例えば、前述した図８に示すように、電子素子４００の活性層４１０は、２つの変位状態を有することができる。
具体的に、活性層４１０は、第１変位ＳＥ１及び第２変位ＳＥ２を選択的に有することができ、第１変位ＳＥ１の大きさは第２変位ＳＥ２の大きさより大きい値を有する。
例えば、前述したように、電子素子４００の電界制御部４９０を用いて電界の方向を制御し、これにより活性層４１０に形成される分極方向を制御して分極形態及びそれに対応するように電界を除去した場合に異なる値の２つの変位状態を有するようにすることができる。
また、活性層４１０が値の大きい第１変位ＳＥ１を有するときの活性層４１０のエネルギーバンドギャップの値は、活性層４１０が第１変位ＳＥ１より小さい値を有する第２変位ＳＥ２を有するときの活性層４１０のエネルギーバンドギャップの値より大きい値を有することができる。
このような活性層４１０が選択的にエネルギーバンド値の大きさの差を有することで、活性層４１０は選択的に異なる値の２つの電気的抵抗を有することができる。
例えば、活性層４１０は、第１変位ＳＥ１を有するとき、第１電気抵抗を有する状態（第１モード）を有することができる。また、活性層４１０は、第２変位ＳＥ２を有するとき、第１電気抵抗より低い第２電気抵抗を有する状態（第２モード）を有することができる。
そして、活性層４１０は、このような第１電気抵抗を有する状態（第１モード）及び第２値を有する電気抵抗を有する状態（第２モード）を選択的に有することができる。
例えば、前述したように、電界制御部４９０を介した電界の方向を制御して活性層４１０の分極形態を制御し、このような分極形態に応じて変位形態が制御され、これにより、活性層４１０のエネルギーバンドギャップ値が選択的に決定され、高抵抗の第１モードまたは低抵抗の第２モードを選択的に有することができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。選択的実施形態として図示されていないが、第１電極部と活性層の間、または第２電極部と活性層の間に導電性挿入層が形成されることもできる。
このような構造を介して活性層には電界が印加されることができ、これに応じて第１分極方向に分極形態を有することができ、電界の方向を制御して第１分極方向と反対方向の分極形態を有することもできる。
また、本実施形態は、活性層の一領域、例えば第１電極部に向かう一領域には第１層、第２電極部に向かう一領域には第２層が形成されることができ、第１層と第２層は異なる特性を有し、例えば互いに異なる材料を含むことができる。
このような第１層及び第２層を介して活性層と第１電極部の間の界面特性は、活性層と第２電極部の間の界面特性と異なっていてもよい。このような界面特性の変化により、活性層内部での電界が非対称的に誘導されることができる。
このような活性層内部特性、例えば電気的非対称性により、異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における２分極方向の大きさは異なる場合がある。
また、分極に対応して活性層は変位を有することができ、電界を加えた後に、電界を除去する際に互いに異なる値の２つの変位を有することができる。例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１変位及び第２電界を加えた後、除去するときに第２変位は異なる値を有することができる。
また、このような第１変位に対応する状態における活性層の第１電気抵抗値と、第２変位に対応する状態における活性層の第２電気抵抗値は異なっていてもよい。一例として、第１電気抵抗値が第２電気抵抗値より大きくてもよい。
その結果、活性層は、比較的高い電気的抵抗値を有する第１モード及び比較的低い電気的抵抗値を有する第２モードのうちの１つを選択的に有することができる。
例えば、第１電界を加えた後、除去するときに第１モードを維持し、第２電界を加えた後、除去するときに第２モードを維持することができる。
これにより、活性層が互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができ、このような活性層を有する電子素子は様々な用途に用いることができる。
一例として、電気的スイッチング構造として電子素子を用いることができ、活性層が高い抵抗値を有する第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応し、活性層が低い抵抗値を有する第２モードはオン（ｏｎ）に対応するメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現することができる。
図１３は、本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１３を参照すると、本実施形態の電子素子５００は、第１電極部５２０、第２電極部５３０、活性層５１０、電界制御部５９０、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０を含むことができる。
第１電極部５２０、第２電極部５３０、活性層５１０、電界制御部５９０は、前述した図１～図１２の実施形態の電子素子１００、２００、３００、４００で説明したのと同様か、必要に応じて類似範囲内で変形させて適用することができるため、具体的な説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、それぞれ活性層５１０の面に形成されることができる。
また、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、それぞれ第１電極部５２０及び第２電極部５３０と離隔するように配置されることができる。
例えば、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、それぞれ活性層５１０の面のうち、第１電極部５２０及び第２電極部５３０が形成されていない面に配置されることができる。
具体例として、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、それぞれ活性層５１０の面のうち、第１電極部５２０及び第２電極部５３０が形成されていない側面に対向するように配置されることができる。
第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、様々な導電性材料を用いて形成することができる。例えば、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデンまたはタングステンを含むように形成することができる。
選択的実施形態として、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、複数の導電層を積層した構造を含むことができる。
選択的実施形態として、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することができ、例えば、酸化インジウム（例えば、Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（例えば、ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（例えば、ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（例えば、Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２）または酸化インジウム酸化亜鉛合金（例えば、Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）を含むように形成することができる。
選択的実施形態として、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、電気的信号の入出力を含む端子部材であってもよい。
また、具体例として、第１接続電極５５０及び第２接続電極５６０は、ソース電極またはドレイン電極を含むことができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。また、第１電極部及び第２電極部と離隔するように、活性層上に第１接続電極及び第２接続電極が形成されることができる。
一方、本実施形態は、前述した実施形態のように活性層内部での電界が非対称的に誘導されることができ、それによって異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における第２分極方向の大きさは異なる場合がある。
これにより、活性層は異なる第１変位及び第２変位を有することができ、活性層は互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができる。
これにより、活性層が高い抵抗値を有する第１モード及び低い抵抗値を有する第２モードにおいて、第１接続電極と第２接続電極の間の電流の流れに差が発生することができる。
例えば、第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応して第１接続電極と第２接続電極の間に電流の流れが発生しないか、電流の流れが設定基準以下であってもよく、第２モードはオン（ｏｎ）に対応して第１接続電極と第２接続電極の間に電流の流れが発生するか、設定基準を超えてもよい。
これにより、電子素子の第１接続電極と第２接続電極の間の電流の流れを容易に制御することができる。
結果的に、電子素子をメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現するのに適用することができる。
図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１４を参照すると、本実施形態の電子素子６００は、第１電極部６２０、第２電極部６３０、活性層６１０、電界制御部６９０、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０を含むことができる。
第１電極部６２０、第２電極部６３０、活性層６１０、電界制御部６９０は、前述した図１～図１２の実施形態の電子素子１００、２００、３００、４００で説明したのと同様か、必要に応じて類似範囲内で変形させて適用することができるため、具体的な説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、それぞれ活性層６１０の面に互いに離隔するように形成されることができる。
また、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、それぞれ第１電極部６２０及び第２電極部６３０と離隔するように配置されることができる。
例えば、第１接続電極６５０は活性層６１０の上面に第１電極部６２０と離隔して配置されることができ、具体例として活性層６１０の上面の一領域に第１電極部６２０が形成され、活性層６１０の上面の領域のうち、第１電極部６２０が形成された領域とは異なる一領域に第１接続電極６５０が形成されることができる。
また、第２接続電極６６０は活性層６１０の下面に第２電極部６３０と離隔して配置されることができ、具体例として活性層６１０の下面の一領域に第２電極部６３０が形成され、活性層６１０の下面の領域のうち、第２電極部６３０が形成された領域とは異なる一領域に第２接続電極６６０が形成されることができる。
第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、様々な導電性材料を用いて形成することができる。例えば、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデンまたはタングステンを含むように形成することができる。
選択的実施形態として、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、複数の導電層を積層した構造を含むことができる。
選択的実施形態として、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することができ、例えば、酸化インジウム（例えば、Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（例えば、ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（例えば、ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（例えば、Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２）または酸化インジウム酸化亜鉛合金（例えば、Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）を含むように形成することができる。
選択的実施形態として、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、電気的信号の入出力を含む端子部材であってもよい。
また、具体例として、第１接続電極６５０及び第２接続電極６６０は、ソース電極またはドレイン電極を含むことができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。また、第１電極部及び第２電極部と離隔するように、活性層上に第１接続電極及び第２接続電極が形成されることができる。
また、活性層の面のうち、一面に第１電極部と第１接続電極を形成し、活性層の面のうち、他の一面に第２電極部と第２接続電極を形成することができる。これにより、電子素子の小型化または集積化を容易に具現することができる。
また、場合によっては、第１電極部及び第１接続電極は同じ材料を用いて同時にパターニングして形成し、第２電極部及び第２接続電極は同じ材料を用いて同時にパターニングして形成することができ、これにより電子素子の製造特性を向上させ、精密なパターン形成による微細線幅構造を容易に形成することができる。
一方、本実施形態は、前述した実施形態のように活性層内部での電界が非対称的に誘導されることができ、それによって異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における第２分極方向の大きさは異なる場合がある。
これにより、活性層は異なる第１変位及び第２変位を有することができ、活性層は互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができる。
これにより、活性層が高い抵抗値を有する第１モード及び低い抵抗値を有する第２モードにおいて、第１接続電極と第２接続電極の間の電流の流れに差が発生することができる。
例えば、第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応して第１接続電極と第２接続電極の間に電流の流れが発生しないか、電流の流れが設定基準以下であってもよく、第２モードはオン（ｏｎ）に対応して第１接続電極と第２接続電極の間に電流の流れが発生するか、設定基準を超えてもよい。
これにより、電子素子の第１接続電極と第２接続電極の間の電流の流れを容易に制御することができる。
結果的に、電子素子をメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現するのに適用することができる。
図１５は、本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図であり、図１６は、図１５のＨ方向から見た平面図であり、図１７は、図１５の電子素子のエネルギーバンド関係を説明するための概略図である。
図１５～図１７を参照すると、本実施形態の電子素子７００は、第１電極部７２０、第２電極部７３０、活性層７１０、電界制御部７９０、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０を含むことができる。
第１電極部７２０、第２電極部７３０、活性層７１０、電界制御部７９０は、前述した図１～図１２の実施形態の電子素子１００、２００、３００、４００で説明したのと同様か、必要に応じて類似範囲内で変形させて適用することができるため、具体的な説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、それぞれ活性層７１０の面に互いに離隔するように形成されることができる。
また、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、それぞれ第１電極部７２０及び第２電極部７３０と離隔するように配置されることができる。
例えば、第１接続電極７５０は、活性層７１０の上面に第１電極部７２０と離隔して配置されることができ、具体例として活性層７１０の上面の一領域に第１接続電極７５０が形成され、活性層７１０の上面に第１接続電極７５０を囲むように第１電極部７２０が形成されることができる。
第１電極部７２０は、オープン部７２０Ｈを含むことができ、第１接続電極７５０はオープン部７２０Ｈ内に第１電極部７２０と離隔するように配置されることができる。
また、第２接続電極７６０は、活性層７１０の下面に第２電極部７３０と離隔して配置されることができ、具体例として活性層７１０の下面の一領域に第２接続電極７６０が形成され、活性層７１０の下面に第２接続電極７６０を囲むように第２電極部７３０が形成されることができる。
第２電極部７３０は、オープン部７３０Ｈを含むことができ、第２接続電極７６０はオープン部７３０Ｈ内に第２電極部７３０と離隔するように配置されることができる。
第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、様々な導電性材料を用いて形成することができる。例えば、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデンまたはタングステンを含むように形成することができる。
選択的実施形態として、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、複数の導電層を積層した構造を含むことができる。
選択的実施形態として、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、導電性の金属酸化物を用いて形成することができ、例えば、酸化インジウム（例えば、Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（例えば、ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（例えば、ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（例えば、Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２）または酸化インジウム酸化亜鉛合金（例えば、Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）を含むように形成することができる。
選択的実施形態として、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、電気的信号の入出力を含む端子部材であってもよい。
また、具体例として、第１接続電極７５０及び第２接続電極７６０は、ソース電極またはドレイン電極を含むことができる。
図１７は、図１５の電子素子７００の活性層７１０の変位値の選択的変化によってエネルギーバンドギャップの変化を示す図である。
図１７を参照すると、活性層７１０が第１変位ＳＥ１を有するとき、活性層７１０のエネルギーバンドギャップＥｂの値が左側に表示され（例えば、第１モードの場合）、活性層７１０が第２変位ＳＥ２を有するとき、活性層７１０のエネルギーバンドギャップＥｂの値は右側に表示（例えば、第２モードの場合）されている。
図１７に示すように、活性層７１０の変位値が変化することによって活性層７１０のエネルギーバンドギャップの値に差が発生し、これにより第１接続電極７５０と第２接続電極７６０の間の電流の流れの特性が異なるように変化することを推測することができる。
図示していないが、図１７のエネルギーバンド値を説明する図は、図１３及び図１４の構造にもそのまま適用することができる。
本実施形態の電子素子は、第１電極部及び第２電極部の間に活性層が配置されることができ、例えば、接するように配置されることができる。また、第１電極部及び第２電極部と離隔するように、活性層上に第１接続電極及び第２接続電極が形成されることができる。
また、活性層の面のうち、一面に第１電極部と第１接続電極を形成し、活性層の面のうち、他の一面に第２電極部と第２接続電極を形成することができる。具体的に、第１接続電極を囲むように第１電極部を形成し、第２接続電極を囲むように第２電極部を形成することができる。
これにより、電子素子の小型化または集積化を容易に具現することができる。
また、場合によっては、第１電極部及び第１接続電極は同じ材料を用いて同時にパターニングして形成し、第２電極部及び第２接続電極は同じ材料を用いて同時にパターニングして形成することができ、これにより電子素子の製造特性を向上させ、精密なパターン形成による微細線幅構造を容易に形成することができる。
一方、本実施形態は、前述した実施形態のように活性層内部での電界が非対称的に誘導されることができ、それによって異なる方向の電界を印加する際に電界の大きさが同じであっても、電界除去時における第１分極方向の分極の大きさと電界除去時における第２分極方向の大きさは異なる場合がある。
これにより、活性層は異なる第１変位及び第２変位を有することができ、活性層は互いに異なる２つの抵抗を有する第１モード及び第２モードを容易に具現することができる。
これにより、活性層が高い抵抗値を有する第１モード及び低い抵抗値を有する第２モードにおいて、第１接続電極と第２接続電極の間の電流の流れに差が発生することができる。
例えば、第１モードはオフ（ｏｆｆ）に対応して第１接続電極と第２接続電極の間に電流の流れが発生しないか、電流の流れが設定基準以下であってもよく、第２モードはオン（ｏｎ）に対応して第１接続電極と第２接続電極の間に電流の流れが発生するか、設定基準を超えてもよい。
これにより、電子素子の第１接続電極と第２接続電極の間の電流の流れを容易に制御することができる。
結果的に、電子素子をメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現するのに適用することができる。
図１８は、本発明のさらに他の実施形態に係る電子素子を示す概略図である。
図１８を参照すると、本実施形態の電子素子８００は、第１電極部８２０、第２電極部８３０及び活性層８１０を含むことができる。
説明の便宜上、前述した実施形態と異なる点を中心に説明する。
第１電極部８２０及び第２電極部８３０に電界を印加して活性層８１０の分極方向を第１分極方向または第２分極方向に制御し、これにより第１モード及び第２モードを選択的に有することができる。
例えば、活性層８１０が高い抵抗値を有する第１モード及びそれより低い抵抗値を有する第２モードを有するようにすることができる。
このとき、第１電極部８２０及び第２電極部８３０は接続電極として適用されることができる。
例えば、第１電極部８２０及び第２電極部８３０に電界を印加して高い抵抗値を有する第１モードにした後に電界を除去することができる。あるいは、電界を除去せずに後述する第２モードにする程度の電界より小さい電界を維持することができる。
このような状態で、第１電極部８２０及び第２電極部８３０は接続電極、例えばソースまたはドレイン電極として使用することができ、このときは電流が流れないか、設定値以下の電流が流れ、素子、またはメモリの出力値がオフ（ｏｆｆ）と出力されることができる。
その後、第１電極部８２０及び第２電極部８３０に印加される電界を制御して低い抵抗値を有する第２モードにした後に電界を除去することができる。あるいは、電界を除去せずに前述した第１モードにする程度の電界より小さい電界を維持することができる。
このような状態で、第１電極部８２０及び第２電極部８３０は接続電極、例えばソースまたはドレイン電極として使用することができ、このときは電流が流れるか、設定値以上の電流が流れ、素子、またはメモリの出力値がオン（ｏｎ）と出力されることができる。
これにより、電子素子の第１電極部と第２電極部を介して活性層に電界を印加することを制御して、活性層の第１モード及び第２モードを容易に制御することができ、このような第１モード及び第２モードによって、第１電極部と第２電極部とが接続電極として、その間の電流の流れが制御されるようにし、電子素子をメモリ及びその他の様々な電子回路構成部材を具現するのに適用することができる。
このように、本発明は図に示された実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。
実施形態で説明する特定の実行は、一実施形態であり、いかなる方法でも実施形態の範囲を限定するものではない。さらに、「必須」、「重要」などのような具体的な言及がなければ、本発明を適用するために必ずしも必要な構成要素ではない可能性がある。
実施形態の明細書（特に特許請求の範囲において）における「前記」の用語及び同様の指示用語の使用は、単数形及び複数形の両方に対応するものであってもよい。なお、実施形態において範囲（ｒａｎｇｅ）を記載した場合、前記範囲に属する個別の値を適用した発明を含むもので（これに反する記載がない場合）、詳細の説明に前記範囲を構成する各個別の値を記載したものと同様である。最後に、実施形態に係る方法を構成するステップについて明らかに順序を記載するか、またはそれに反する記載がない場合、前記ステップは適切な順序で行われてもよい。必ずしも前記ステップの記載順序によって実施形態が限定されるものではない。実施形態における全ての例または例示的な用語（例えば、等）の使用は、単に実施形態を詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない限り、前記の例または例示的な用語によって実施形態の範囲が限定されるものではない。さらに、当業者は、様々な修正、組み合わせ及び変更が追加された特許請求の範囲またはその均等物の範囲内で設計条件及び要因によって構成され得ることを理解するであろう。

Claims (4)

  1. 導電性材料を含む第１電極部と、
    前記第１電極部と離隔して導電性材料を含む第２電極部と、
    前記第１電極部と前記第２電極部との間に配置され、自発分極性材料を含み、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成された活性層と、
    前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されて電界を印加するように形成された電界制御部を含む、電子素子。
  2. 前記活性層上に、前記第１電極部及び前記第２電極部と離隔するように形成された第１接続電極及び第２接続電極を含む、請求項１に記載の電子素子。
  3. 導電性材料を含む第１電極部と、前記第１電極部と離隔して導電性材料を含む第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部の間に配置され、自発分極性材料を含み、第１電気抵抗を有する第１モード及び前記第１電気抵抗より低い値を有する第２モードを選択的に有するように形成された活性層と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されて電界を印加するように形成された電界制御部を含む電子素子に対し、
    前記活性層の第１モード及び第２モードの選択を制御して前記電子素子の抵抗値を選択的に制御することを含む電子素子制御方法。
  4. 前記活性層上に、前記第１電極部及び前記第２電極部と離隔するように形成された第１接続電極及び第２接続電極を含み、
    前記第１接続電極と前記第２接続電極との間の電流の流れを制御することを含む、請求項３に記載の電子素子制御方法。
JP2022564480A 2020-04-22 2021-04-22 電子素子及び電子素子制御方法 Pending JP2023523425A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0048854 2020-04-22
KR1020200048854A KR102326601B1 (ko) 2020-04-22 2020-04-22 전자 소자 및 전자 소자 제어 방법
PCT/KR2021/005117 WO2021215854A1 (ko) 2020-04-22 2021-04-22 전자 소자 및 전자 소자 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023523425A true JP2023523425A (ja) 2023-06-05

Family

ID=78269831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022564480A Pending JP2023523425A (ja) 2020-04-22 2021-04-22 電子素子及び電子素子制御方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230154530A1 (ja)
JP (1) JP2023523425A (ja)
KR (2) KR102326601B1 (ja)
WO (1) WO2021215854A1 (ja)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060010785A (ko) * 2003-05-08 2006-02-02 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 전기 스위치 및 그것을 사용한 기억 소자
JP5305348B2 (ja) 2009-03-02 2013-10-02 国立大学法人 岡山大学 電気磁気効果材料及び電気磁気効果材料からなる電子素子
KR101868348B1 (ko) * 2011-10-13 2018-06-19 엘지전자 주식회사 전기 스위치 및 그 제조 방법
FR2989212B1 (fr) * 2012-04-10 2014-05-02 Centre Nat Rech Scient Utilisation d'isolants de mott centrosymetriques dans une memoire de stockage de donnees a commutation resistive
CA2870400A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Technical University Of Denmark Sensor employing internal reference electrode
US10056393B2 (en) 2016-03-01 2018-08-21 Namlab Ggmbh Application of antiferroelectric like materials in non-volatile memory devices

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210130900A (ko) 2021-11-02
KR20210137961A (ko) 2021-11-18
WO2021215854A1 (ko) 2021-10-28
KR102326601B1 (ko) 2021-11-17
US20230154530A1 (en) 2023-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7052148B2 (ja) 変動低抵抗ライン不揮発性メモリ素子及びその動作方法
CN103682093A (zh) 电阻式存储单元、电阻式存储阵列及其形成方法
KR102652757B1 (ko) 변동 저저항 라인 비휘발성 메모리 소자 및 이의 동작 방법
JP2023523425A (ja) 電子素子及び電子素子制御方法
US20220131483A1 (en) Method for controlling current path range by using electric field, and electronic circuit
JP2019512164A (ja) 微小電子電極アセンブリ
KR102408639B1 (ko) 전자 소자 및 전자 소자 제어 방법
KR102246248B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102246247B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102246246B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102230796B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102643887B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자, 이의 제조 방법 및 이의 제어 방법
KR102623526B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102606509B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102629599B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 메모리 소자 및 이의 제어 방법
KR102599623B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102154638B1 (ko) 변동 저저항 라인 비휘발성 메모리 소자 및 이의 동작 방법
KR102656291B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR102572125B1 (ko) 변동 저저항 라인 비휘발성 메모리 소자 및 이의 동작 방법
KR102218662B1 (ko) 변동 저저항 라인 비휘발성 메모리 소자 및 이의 동작 방법
KR102484129B1 (ko) 변동 저저항 영역 기반 메모리 소자 및 이의 제어 방법
KR20200106015A (ko) 전기장을 이용한 전류 경로 범위 제어 방법 및 전자 회로
KR20200106869A (ko) 변동 저저항 라인 비휘발성 메모리 소자 및 이의 동작 방법
KR20210052414A (ko) 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법
KR20210031438A (ko) 변동 저저항 영역 기반 메모리 소자 및 이의 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221021

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231205