KR100939543B1 - 패턴형성용 고분자 및 이를 이용한 유기메모리 소자 - Google Patents

패턴형성용 고분자 및 이를 이용한 유기메모리 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패턴형성용 고분자 화합물 및 이를 이용한 유기메모리 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그 자체로 감광성을 가져 마이크로미터 이하의 미세 패턴의 형성이 가능한 패턴형성용 고분자 화합물, 이를 이용한 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법 및 그 방법에 의해 제조된 활성층을 포함하는 유기 메모리 소자에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 포토레지시트와 같은 고가의 장비를 필요로 하는 공정을 거치지 않고도 고해상도의 미세 패턴 형성이 가능하므로 제조공정이 단순화되고 제조비용이 절감된다.
유기메모리 소자, 패턴, 감광성, 미세 패턴

Description

패턴형성용 고분자 및 이를 이용한 유기메모리 소자 {Polymer for patterning and organic memory device comprising the same}
본 발명은 패턴형성용 고분자 화합물 및 이를 이용한 유기메모리 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그 자체로 감광성을 가져 마이크로미터 이하의 미세 패턴의 형성이 가능한 패턴형성용 고분자 화합물, 이를 이용한 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법 및 그 방법에 의해 제조된 활성층을 포함하는 유기 메모리 소자에 관한 것이다.
최근 정보통신 산업의 눈부신 발전으로 인하여 각종 메모리 소자의 수요가 급증하고 있다.　특히 휴대용 단말기, 각종 스마트카드, 전자 화폐, 디지털 카메라, 게임용 메모리, MP3 플레이어 등에 필요한 메모리 소자는 전원이 꺼지더라도 기록된 정보가 지워지지 않는 비휘발성을 요구하고 있다.　현재 이러한 비휘발성 메모리는 실리콘 재료에 기반을 둔 플래시 메모리 (flash memory)가 주류를 이루고 있다.
기존의 플래시 메모리는 기록/소거 횟수가 제한되고, 기록 속도가 느리며, 고집적의 메모리 용량을 얻기 위한 미세화 공정으로 인해서 메모리칩의 제조비용이 상승하고 기술적 한계로 인하여 더 이상 칩을 소형화할 수 없는 한계에 직면하고 있다.
이와 같이 기존의 플래시 메모리의 기술적 한계가 드러남에 따라 기존의 실리콘 메모리 소자의 물리적인 한계를 극복하는 초고속, 고용량, 저소비전력, 저가격 특성의 차세대 비휘발성 메모리 소자의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 차세대 메모리들은 반도체 내부의 기본 단위인 셀을 구성하는 물질에 따라서 강유전체 메모리 (Ferroelectric RAM), 강자성 메모리 (Magnetic RAM), 상변화 메모리 (Phase Change RAM), 나노튜브 메모리, 홀로그래픽 메모리, 유기 메모리 (Organic memory) 등이 있다.
이들 가운데 유기 메모리는 상하부 전극 사이에 유기물질을 도입하고 여기에 전압을 가하여 저항값의 쌍안정성 (bistability)을 이용하여 메모리 특성을 구현하는 것이다.　즉, 유기 메모리는 상하부 전극 사이에 존재하는 유기물질이 전기적 신호에 의해 저항이 가역적으로 변해서 데이터 '0' 과 '1'을 기록하고 읽을 수 있는 형태의 메모리이다.　이러한 유기 메모리는 기존의 플래시 메모리의 장점인 비휘발성은 구현하면서 단점으로 꼽히던 공정성, 제조비용, 집적도 문제를 극복할 수 있어 차세대 메모리로 큰 기대를 모으고 있다. 유기 메모리 소자는 하부 전극과 상부 전극 사이에 유기 활성층이 샌드위치된 구조이다. 메모리 소자는 대개 메모리 셀 어레이 (memory cell array)를 포함하는데, 이러한 메모리 셀 어레이를 형성하기 위해서는 전극뿐만 아니라 유기 활성층도 패터닝할 필요가 있다. 일반적인 메모리 소자의 패턴형성방법으로 활성층이 단분자인 경우에는 쉐도우 마스크를 열증착 이나 전자빔(e-beam) 증착으로 구현하며, 고분자의 경우에는 별도의 포토레지스트를 사용하여 노광/에칭 단계를 거쳐 패턴을 형성한다. 일례로 유리 기판의 전체 표면 상에 전도성 물질을 코팅하여 하부전극을 형성한 후에, 그 위에 유기 활성층 재료를 포함하는 포토레지스트 조성물을 도포하고 나서 포토레지스트 조성물로 노광하여 노광된 포토레지스트 층을 형성한다. 노광된 포토레지스트층은 이어서 현상되어 포토레지스트층이 제거되어, 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이렇게 해서 수득된 포토레지스트 패턴을 에치 마스크를 이용하여 유기 활성층 및 도전층의 노광 부위를 제거함으로써 유기 활성층 패턴을 수득한다.
또한, 유기 메모리 소자의 유기 활성층의 재료로는 여러 가지 재료들이 연구되고 있는데, 일례로 미국특허 공개 제 2004-227136호는 상하부 전극 사이에 선택적 전도성 매체 (selectively conductive media)를 포함하고, 이러한 전도성 매체가 컨쥬게이션된 유기재료 (conjugated organic material)로 이루어진 유기층과 패시브층 (passive layer)으로 구성되는 유기 메모리 소자를 개시하고 있다. 한편, 미국특허 제 6,944,047호는 상부 전극과 하부 전극 사이에 이들 전극에 분자 결합 (molecular linkage)에 의해 연결된 제 1 및 제 2 전하 저장 분자 (charge storage molecule)를 포함하는 분자 메모리 셀을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 유기 활성재료는 별도로 포토레지스트를 사용하여 노광/에칭 단계를 거쳐야 패턴 형성이 가능하며, 이때 사용되는 포토레지스트 방법은 공정이 복잡하고 고가의 장비를 사용하여야 하므로 비용을 상승시키는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 포토레지스트 등과 같은 고가의 장비를 필요로 하는 공정을 거치지 않고도 유기 활성층의 패턴을 형성할 수 있게 하는 패턴 형성용 고분자 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 고분자 화합물을 이용한 유기 메모리 소자의 유기 활성층 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 고분자 화합물을 이용한 유기 메모리 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 (I)으로 표기되는 패턴형성용 고분자 화합물을 제공한다;
Figure 112008018055427-pat00001
상기 식에서, m은 단위체의 반복수를 나타내는 것으로 단위체의 분자량에 m을 곱함으로써 고분자의 분자량을 예측할 수 있으며 1 이상의 정수이다.
본 발명은 또한 상하부 전극 사이에 유기 활성층을 포함하는 유기 메모리 소 자의 활성층을 패터닝하는 방법에 있어서, 기판 위에 상기의 고분자 화합물을 코팅하여 건조하는 단계; 및 소정 패턴의 마스크를 통해 노광하여 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 패턴형성용 고분자 화합물을 이용한 유기메모리 소자를 제공한다.
본 발명에 의하면 포토레지시트와 같은 고가의 장비를 필요로 하는 공정을 거치지 않고도 고해상도의 미세 패턴 형성이 가능하므로 제조공정이 단순화되고 제조비용이 절감될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 패턴형성용 고분자 화합물, 이를 이용한 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법 및 이를 이용한 유기 메모리 소자에 관한 것이다.
본 발명에 의한 패턴형성용 고분자 화합물은 그 자체로 감광성을 가져 포토레지시트와 같은 고가의 공정을 거치지 않고도 마이크로미터 이하의 미세 패턴 형성이 가능하다.
본 발명은 하기 화학식 (I)으로 표기되는 패턴형성용 고분자 화합물을 제공한다;
[화학식 1]
Figure 112008018055427-pat00002
상기 식에서, m은 단위체의 반복수를 나타내는 것으로 단위체의 분자량에 m을 곱함으로써 고분자의 분자량을 예측할 수 있으며 1 이상의 정수이다.
본 발명에 따른 상기 화학식 (I)의 패턴형성용 고분자 화합물은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 화학식 (Ⅱ)로 표기되는 1,2,3,4-부탄테트라-카르복실릭 디안하이드라이드 (1,2,3,4-butanetetra-carboxylic dianhydride) 화합물과 화학식 (Ⅲ)로 표기되는 4,4-디아미노디페닐메탄 (4,4-diaminodiphenylmethane) 화합물을 반응시켜 하기 화학식 (Ⅳ)로 표기되는 화합물을 수득한 다음, 화학식 (Ⅳ)로 표기되는 화합물로부터 화학적 이미드화반응을 통하여 화학식 (Ⅴ)으로 표기되는 고분자화합물을 제조할 수 있다.
Figure 112008018055427-pat00003
본 발명에 출발물질로 사용된 화학식 (Ⅱ), (III)의 화합물은 시중에서 판매하는 것을 사용할 수도 있으며, 직접 합성하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 의한 화학식 (I)으로 표기되는 화합물은 화학식 (Ⅱ)로 표기되는 화합물에 화학식 (Ⅲ)로 표기되는 화합물을 첨가한 다음 이를 유기용매, 바람직하게는 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP)에 용해시켜 0℃에서 10 ~ 24시간 동안, 바람직하게는 15 ~ 24시간 동안 반응시켜 화학식 (Ⅳ)로 표기되는 화합물을 제조한 후, 이를 질소기체 (N2) 하에 무수아세트산 (acetic anhydride) 및 피리딘 (pyridine)에서 100 ~ 130℃, 바람직하게는 120℃에서 1 ~ 5시간 동안, 바람직하게는 2 ~ 3시간 동안 반응시켜 화학식 (Ⅴ)로 표기되는 고분자 화합물을 제조할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 패턴형성용 고분자 화합물은 그 자체로 감광성을 가져 포토레지시트와 같은 고가의 공정을 거치지 않고도 마이크로미터 이하의 미세 패턴 형성이 가능하므로 유기메모리 소자에 유용하게 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 이상에서 상세히 설명한 본 발명의 패턴형성용 고분자 화합물을 이용한 유기메모리 소자의 유기 활성층 패터닝 방법을 제공한다.
이러한 방법의 하나의 예는 본 발명의 패턴 형성용 고분자 화합물을 직접 기판 위에 적용하여 박막을 형성하고 UV 등의 에너지를 조사하고 노광하여 노광된 박막을 형성할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 방법은 직접 노광해서 패턴을 형성하기 때문에, 별도의 포토레지스트와 같은 감광성층 (photosensitive layer)이 필요 없게 되므로, 고가의 장비를 사용하지 않아도 되며 공정을 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 유기 메모리 소자의 활성층을 패터닝하는 경우에는 먼저 본 발명의 패턴 형성용 고분자 화합물을 기판 위에 코팅하여 건조시킨다. 이어서 소정 패턴의 마스크를 통해 노광하여 현상한다.
본 발명에서 상기 기판으로는 절연체, 유리, 실리콘, 표면 개질 유리, 폴리 프로필렌, 또는 활성화된 아크릴아미드 기판 및 기타의 기판을 사용할 수 있으나, 이에 의해 한정되지 않는다.
패턴 형성용 고분자 화합물의 코팅은 스핀 코팅, 열증착법, 프린팅법 등 임의의 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 의해 한정되지 않는다.
또한, 코팅시 패턴 형성용 고분자 화합물을 이용하여 형성되는 유기 활성층의 바람직한 두께는 약 50 내지 2000 ㎚이다.
본 발명의 패턴형성용 고분자 화합물에 의해 제조된 유기 활성층은 유기 메모리 소자의 상부 전극과 하부 전극 사이에 적층되어 유기 메모리 소자를 형성할 수 있다.　본 발명의 유기 메모리 소자는 기판 위에 도전층이 형성된 하부 전극과 상부 전극 사이에 유기 활성층이 샌드위치 되어 있는 구조를 가질 수 있으며, 필요에 따라 하부 전극 위에는 배리어층이 추가될 수 있다.
본 발명의 유기 메모리 소자에서는 유기 활성층의 저항값이 쌍안정성을 나타내어 메모리 특성을 시현한다.　본 발명의 유기 메모리 소자는 종래의 메모리 소자와 마찬가지로 두 가지 상태 즉, 전도 상태 (낮은 임피던스 상태) 또는 비전도 상태 (높은 임피던스 상태)를 가질 수 있다.
본 발명에서 상부 전극 및 하부 전극은 금속, 금속 합금, 금속 질화물 (metal nitrides), 산화물, 황화물, 탄소 및 전도성 폴리머, 유기 도전체 (organic conductor)로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다.　구체적인 전극 재료는 알루미늄 (Al), 금 (Au), 은 (Ag), 백금 (Pt), 구리 (Cu), 티타늄 (Ti), 텅스텐 (W), 인듐틴옥사이드 (ITO)를 포함하나, 이에 의 해 한정되지 않는다.
상기 전도성 폴리머의 구체적인 예로는 폴리디페닐아세틸렌, 폴리(t-부틸)디페닐아세틸렌, 폴리(트리플루오로메틸)디페닐아세틸렌, 폴리(비스트리플루오로메틸)아세틸렌, 폴리비스(T-부틸디페닐)아세틸렌, 폴리(트리메틸실릴) 디페닐아세틸렌, 폴리(카르바졸)디페닐아세틸렌, 폴리디아세틸렌, 폴리페닐아세틸렌, 폴리피리딘아세틸렌, 폴리메톡시페닐아세틸렌, 폴리메틸페닐아세틸렌, 폴리(t-부틸)페닐아세틸렌, 폴리니트로페닐아세틸렌, 폴리(트리플루오로메틸)페닐아세틸렌, 폴리(트리메틸실릴)페닐아세틸렌, 및 이들의 유도체와 같은 페틸폴리아세틸렌 폴리머 및 폴리티오펜을 포함할 수 있으나, 이에 의해 한정되지 않는다.
본 발명의 메모리 소자에서는, 하부 전극이 손상되지 않도록 보호하기 위하여 하부 전극 위에 배리어층 (barrier layer)을 추가로 형성할 수 있다. 이러한 배리어층은 SiOx, AlOx, NbOx, TiOx, CrOx, VOx, TaOx, CuOx, MgOx, WOx, AlNOx로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질을 포함하고, 바람직하게는 SiO2, Al2O3, Cu2O, TiO2, 및 V2O3로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있으나, 이에 의해 한정되지 않는다.
본 발명에 의한 메모리 소자는 유기 활성층의 전기적 저항의 변화에 기초해서 정보를 저장하는 것으로 비휘발성 특성을 나타내어, 휴대용 단말기, 각종 스마트카드, 전자 화폐, 디지털 카메라, 게임용 메모리, MP3 플레이어 등에 유용하게 응용될 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 패턴형성용 고분자 화합물의 제조
Figure 112008018055427-pat00004
1,2,3,4-부탄테트라-카르복실릭 디안하이드라이드 (1,2,3,4-butanetetra-carboxylic dianhydride, 2.58g, 0.008 mol)과 4,4-디아미노디페닐메탄 (4,4-diaminodiphenylmethane, 1.81g, 0.008 mol)을 N-메틸-2-피롤리돈 (38.95g)에 용해시켜 질소기체 하에서 10분간 혼합 교반한 다음, 이를 0℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 상기 반응에서 합성된 폴리아믹산에 피리딘 (pyridine, 3.16g, 0.04 mol) 및 무수아세트산 (acetic anhydride, 2.47g, 0.024 mol)을 상온에서 첨가하고 120℃로 온도를 올린 다음 3시간 동안 교반시켰다. 혼합생성물을 과량의 메탄올에 침전시켜 침전물을 거른 다음 물과 메단올로 수차례 씻어 주고 진공건조하여 최종 생성물을 수득하였다.
중합체의 1H-NMR의 구조분석 결과는 도 1에 나타내었으며, 도 1에 나타낸 바와 같이 중합체 프리커서 (VI)의 화학구조식에서 -OH 그룹에 해당하는 12 ppm근처의 피크와 -NH-에 해당하는 10 ppm근처의 피크가 열적 이미드화 반응이 진행되면서 중합체 (V)의 1H-NMR 스펙트럼에서는 사라진 것을 관측할 수 있다. 이는 중합체 프리커서 (VI)가 상기의 조건에서 중합체 (V)로 완전히 전환된 것을 알 수 있었다.
또한, 도 2에 FT-IR 스펙트럼을 나타내었으며, 도 2에 나타낸 바와 같이 열적이미드화 반응을 통한 중합체 (V)의 형성을 확인 할 수 있었다.
1H-NMR (DMSO-d 6 , ppm): 8.16-8.26 (d, 6H), 7.23-7.32 (d, 6H), 4.00 (s, 2H), 2.11 (d, 6H); FT-IR (KBR, ㎝-1): 1781(C=O), 1726 (C=O), 1503 (benzene ring stretch), 1374(C-N-C)
실시예 2: 유기메모리 소자의 제작
2㎝×2㎝의 크기를 갖는 유리 기판을 세제 (detergent powder)로 세척한 후 증류수, 아세톤 (acetone), 이소프로필알코올 (isopropylalcohol)의 순서대로 각각 30℃에서 15분 동안 초음파처리 하였다. 65℃의 오븐에서 충분히 건조시킨 후, 60초 동안 UV/OZONE 처리를 하고 하부 전극으로 사용할 Al을 열증발법을 이용하여 1×10-6 토르에서 50 ㎚의 두께로 증착하였다. 유기 활성층의 제조시에는 화학식 (V)로 표시되는 화합물, TTF (Tetrathiafulvalene), TCNQ (7,7,8,8- tetracyanoquinodimethane) 을 각각 18 ㎎, 4 ㎎, 4 ㎎ 씩 정량하여 NMP (N-methylpyrrolidone) 1 ㎖에 넣고 3시간 동안 용해시켰다. 만들어진 용액을 0.2 ㎛ 기공을 갖는 PTFE 재질의 시린지 필터를 통과시킨 후, 1500 rpm, 30초의 조건으로 하부 기판 위에 스핀코팅 하였다. 코팅된 기판을 진공 오븐 (vacuum oven) 안에 넣고 160℃에서 1시간 동안 베이킹하여 잔류 용매를 증발 시켰다. 이어서 상부 전극으로서 Al을 열증발법에 의해 1×10-6 토르에서 50 ㎚의 두께로 증착하여 본 발명에 의한 유기 메모리 소자를 제조하였다. 이 때 증착되는 전극의 두께는 석영모니터 (quartz crystal monitor)를 통하여 조절하였다.
비교예 1: TTF를 이용한 유기메모리 소자의 제작
하부전극을 형성하기 위하여 유리 기판 위에 6×10-6 토르 (torr) 이하의 진공 하에서 열증발법 (thermal evaporation)에 의해 알루미늄을 75 ㎚ 두께로 증착한 다음, 상기 기판을 15분 동안 UV/OZONE에 노출시켰다. 1,2-디클로로벤조산 용액 (1,2-dichlorobenzoic solution)에 매트릭스로서 PS(polystyrene) 1.2중량%와 유기 전자 받게로 PCBM (6,6-phenyl C61-butyric acid methyl ester) 0.8중량% 그리고 유기 전자 주게로 TTF (tetrathiafulvalene) 0.8중량%를 혼합시켜 유기 활성층 조성물을 제조한 후, 이를 상기 기판에 스핀코팅하여 유기 필름층을 형성하였고, 유기 필름층은 80℃에서 30분 동안 가열냉각 (an-nealing)하였으며, 이때 필름층의 두께는 50 ㎚가 되도록 하였다. 그런 다음 상부전극으로서 알루미늄을 75 ㎚로 증 착하여 유기메모리 소자를 제작하였다. 도 4에 상기 TTF를 이용한 유기메모리 소자의 전류-전압 특성 곡선을 나타내었다.
비교예 2: TCNQ를 이용한 유기메모리 소자의 제작
PCBM (6,6-phenyl C61-butyric acid methyl ester, purchased from American Dyes) 6 ㎎/㎖를 클로로포름에 용해시켜 PCBM 용액을 제조한 다음, 상기 PCBM과 1:1 몰비율로 TCNQ (tetracyanoquinodimethane)을 첨가하여 혼합용액을 제조한 후 이를 하룻밤동안 교반하여 유기 활성층 조성물을 제조하였다. 상기 TCNQ를 포함하는 유기 활성층 조성물을 알루미늄이 코팅된 유리 기판 위에 스핀코팅하여 유기 필름층을 형성하였으며, 이때 필름층의 두께는 100 ㎚ 이하가 되도록 하였다. 상기 필름층 위에 새도우 마스크 (shadow mask)를 이용한 열증발법 (thermal evaporation)에 의해 상부전극으로서 알루미늄을 증착시켜 유기메모리 소자를 제작하였다. 도 5에 상기 TCNQ를 이용한 유기메모리 소자의 전류-전압 특성 곡선을 나타내었다.
실험예 1: 전압-전류 특성 평가
상기 실시예 2 및 비교예 1과 2에서 제작한 유기메모리 소자의 전류-전압 특성을 측정하기 위하여 반도체 파라미터 특성 분석 장치 (Semiconductor parameter analyzer-HP4145B)를 사용하였다. 상부 전극과 하부 전극의 사이의 활성층에 전압을 가하여 발생하는 전류를 측정하는 방법으로 유기메모리 소자의 전류-전압 특성 을 측정하였다. 일정한 간격으로 전압을 증가 또는 감소 시켰을 경우에 흐르는 전류의 변화를 측정하는데, 그 범위는 정방향으로 5V, 역방향으로 -8V까지 0.1V의 간격으로 측정하였다.
도 6의 (a)에서 보여지는 전류-전압 특성은 전압을 0V에서부터 5V까지 증가시키고, 이어서 5V에서부터 0V까지 감소시키면서 전류를 측정한 그래프이다. 전압이 0V에서부터 5V까지 증가함에 따라 전류가 증가하며, 3.5V 부근에서부터 전류가 급격히 증가함을 알 수 있다. 이때부터 전도도가 높아져 전류가 많이 흐르는 상태를 유지하게 되며, 그 후에 전압을 5V에서부터 0V까지 감소시킴에 따라 전류가 감소하는데, 이러한 낮은 임피던스의 상태를 유지하며 같은 전압에서 더 많은 전류가 흐르는 쌍안정성 현상을 확인할 수 있었다.
도 6의 (b)에서 보여지는 전류-전압 특성은 위에 이어서 다시 0V에서부터 5V까지 전압을 증가시켰을 경우에 나타나는 그래프이며, 처음 전압 스캔을 한 경우와 다르게 낮은 임피던스의 상태가 유지되어 있는 것을 알 수 있었다.
도 6의 (c)에서 보여지는 전류-전압 특성은 이를 다시 높은 임피던스 상태로 바꾸기 위해 역방향으로 전압 스캔을 한 그래프이며, 0V에서부터 -8V까지 전압을 감소시켜 흐르는 전류를 측정하였다. 이때에는 -4V 부근에서 전류가 급격히 감소하여 그 이후에 높은 임피던스 상태로 다시 돌아오게 됨을 확인할 수 있었다.
도 6의 (d)에서 보여지는 전류-전압 특성은 역방향으로 전압을 가해 높은 임피던스 상태로 돌아온 이후에 다시 도 6의 (a)에서와 같은 방법으로 전압 스캔을 한 그래프이다. 도 6의 (a)에서와 마찬가지로 0V에서부터 5V까지의 전압 스캔시에 높은 임피던스 상태를 유지하다가 3.5V 부근에서 낮은 임피던스 상태로 스위칭이 일어나고 그 이후에 낮은 임피던스 상태를 유지하게 되며, 5V에서부터 0V까지의 전압 스캔시에 낮은 임피던스 상태가 유지되며 전류가 많이 흐르는 상태로 전이가 일어남을 확인할 수 있었다.
도 6의 (e)에서 보여지는 전류-전압 특성은 낮은 임피던스 상태에서 도 6의 (d)와 같은 방법으로 전압 스캔을 한 그래프이다. 0V에서부터 5V까지 전압을 증가시키거나, 5V에서부터 0V까지 전압을 감소시키는 경우 모두 낮은 임피던스 상태가 유지되고 있음을 알 수 있었다.
도 6의 (f)에서 보여지는 전류-전압 특성은 이를 다시 높은 임피던스 상태로 스위칭 시키기 위해서 0V에서부터 -8V까지 역방향으로 전압 스캔을 한 그래프이다. -4V와 -5.5V 부근 두 지점에서 전류가 급격히 감소함을 알 수 있으며, 그 이후로는 높은 임피던스 상태가 유지됨을 확인할 수 있었다.
도 6의 (g)에서 보여지는 전류-전압 특성은 도 6의 (f)에서 다시 높은 임피던스 상태로 스위칭 시킨 이후에 도 6의 (e)와 같은 방법으로 전압 스캔을 한 그래프이다. 도 6의 (a), (d)와 마찬가지로 높은 임피던스 상태를 유지하다가 3.5V 부근에서 낮은 임피던스 상태로의 스위칭 현상을 확인할 수 있으며, 5V에서부터 0V까지의 전압 스캔시에 이러한 낮은 임피던스 상태가 유지되고 있음을 알 수 있었다.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 유기 메모리 소자의 경우 메모리 소자로 응용할 수 있는 쌍안정성 특성을 보임을 확인할 수 있었다.
도 1 은 본 발명의 패턴형성용 화합물의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 사진이다.
도 2 는 본 발명의 패턴형성용 화합물의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 사진이다.
도 3 은 본 발명의 고분자 화합물에 의한 유기 활성층 패턴을 나타낸 사진이다.
도 4 는 비교예로 제시된 TTF를 이용한 유기메모리 소자의 전류-전압 (I-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5 는 비교예로 제시된 TCNQ를 이용한 유기메모리 소자의 전류-전압 (I-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 고분자 화합물을 이용한 유기메모리 소자의 전류-전압 (I-V) 특성을 나타낸 그래프이다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 상하부 전극 사이에 유기 활성층을 포함하는 유기 메모리 소자의 활성층을 패터닝하는 방법에 있어서,
    기판 위에 1,2,3,4-부탄테트라-카르복실릭 디안하이드라이드(1,2,3,4-butanetetra-carboxylic dianhydride)와 4,4-디아미노디페닐메탄(4,4-diaminodiphenylmethane)을 반응시켜 수득한 화합물을 질소 기체(N2) 하에서 무수아세트산(acetic anhydride) 및 피리딘(pyridine)에 첨가하여 120℃로 2 ~ 3시간 반응시키는 이미드화 반응을 통해 제조된 화학식 1로 표시되는 패턴형성용 고분자 화합물을 코팅하여 건조하는 단계; 및
    소정 패턴의 마스크를 통해 노광하여 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법.
    [화학식 1]
    Figure 112009051510218-pat00012
    상기 식에서 m은 단위체의 반복수를 나타내는 것으로 단위체의 분자량에 m을 곱함으로써 고분자의 분자량을 예측할 수 있으며 1 이상의 정수이다.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판은 절연체, 유리, 실리콘, 표면 개질 유리, 폴리 프로필렌, 또는 활성화된 아크릴아미드 기판 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 코팅 단계가 스핀 코팅, 열증착법 또는 프린팅법에 의해 진행되는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 활성층 패터닝 방법.
  5. 1,2,3,4-부탄테트라-카르복실릭 디안하이드라이드(1,2,3,4-butanetetra-carboxylic dianhydride)와 4,4-디아미노디페닐메탄(4,4-diaminodiphenylmethane)을 반응시켜 수득한 화합물을 질소 기체(N2) 하에서 무수아세트산(acetic anhydride) 및 피리딘(pyridine)에 첨가하여 120℃로 2 ~ 3시간 반응시키는 이미드화 반응을 통해 제조된 상기 화학식 1로 표시되는 패턴형성용 고분자 화합물을 이용한 유기메모리 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유기 메모리 소자가 상부 전극; 상기 청구범위 제1항의 고분자 화합물을 포함하는 유기 활성층; 및 하부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상부 전극 또는 하부 전극이 금속, 금속 합금, 금속 질화물 (metal nitrides), 산화물, 황화물, 탄소 및 전도성 폴리머, 유기 도전체(organic conductor)로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전기 전도성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기메모리 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상부 전극 또는 하부 전극이 알루미늄 (Al), 금 (Au), 은 (Ag), 백금 (Pt), 구리 (Cu), 티타늄 (Ti), 텅스텐 (W), 인듐틴옥사이드 (ITO)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기메모리 소자.
  9. 제5항에 있어서, 상기 유기메모리 소자가 상부 전극 아래 또는 하부 전극 위에 배리어 층(barrier layer)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 배리어층이 SiOx, AlOx, NbOx, TiOx, CrOx, VOx, TaOx, CuOx, MgOx, WOx, AlNOx로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기메모리 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 배리어층이 SiO2, Al2O3, Cu2O, TiO2, 및 V2O3로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기메모리 소자.
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