KR101089066B1 - 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그라핀 옥사이드를 플렉서블 저항변화 메모리 소자로 활용하기 위하여 전압에 따라 저항 변화 특성을 보일 수 있는 메모리 소자 구조를 플렉서블 기판 상에 형성함으로써 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작방법을 개시한다. 이 방법은 a) 기판 상에 하부 전극 층을 형성하는 단계, b) 상기 형성된 하부 전극 층 위에 그라핀 옥사이드 층을 형성하는 단계, 및 c) 형성된 그라핀 옥사이드 층 위에 상부 전극 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자 및 이의 제작방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 탄소 원자 한 층으로 이루어지는 육각망면의 양방향에 산소 이온 기를 갖는 2차원 박막을 이루는 그라핀 옥사이드를 이용하여 전기소자나 회로 등에 적용되는 플렉서블 기판 상에 저항변화 메모리 소자를 형성하는 방법에 관한 것이다.
저항변화 랜덤엑세스메모리(ReRAM)는 단순한 구조적 특성으로 인한 고속처리, 저전압 작동 및 고집적도의 잠재적 가치로 많은 관심을 모으고 있다. 따라서, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 아직은 초기 단계에 머물러 있다.
더욱이, 현재에는 플렉서블 전극이 더욱 각광을 받고 있으나 대부분이 유기 물질을 기반으로 하고 있어서 그 효과가 아직은 미미하다 할 것이다. 이에 따라 최근에는 그라핀 옥사이드가 그 재료로서 활발히 연구가 진행되고 있다.
그라핀(Graphene)이란 탄소 원자 한 층으로 이루어지며 sp2 혼성 궤도로 인한 육각망면을 갖는 2차원 박막으로써, 그라핀 내부에서는 전자가 유효 질량이 없는 것처럼 이동하여 100,000cm2/V*s를 넘는 매우 높은 전자 이동도를 갖는다.
또한, 그라핀은 2차원적 형태를 갖기 때문에 둥근 기둥 형태의 탄소나노튜브와는 달리 현재 사용되는 실리콘 공정 기술(CMOS technology)을 활용하여 용이하게 제조가 가능하다는 장점이 있어 현재 사용되고 있는 반도체 소자를 대체할 미래 반도체 소자로써 각광받고 있는 추세에 있다.
상기와 같은 특성을 갖는 그라핀에 부분적으로 sp2결합이 끊어져서 산소 이온 기와 결합하여 sp3결합을 가지고 있는 그라핀 옥사이드는 그라핀을 활용하기 위한 물질로 사용되고 있다.
여기에서, 그라핀 옥사이드는 그라파이트 입자를 질산나트륨과 황산, 그리고 과망간산칼륨 등과 혼합하여 산화작용을 통하여 만들어지고, 만들어진 그라핀 옥사이드 입자는 물과 메탄올을 혼합하여 용액으로 사용된다.
이러한 그라핀 옥사이드 용액은 수조를 이용한 초음파 분해를 통하여 입자의 크기를 작게 만들 수 있으며, 용액상태로 사용되기 때문에 스핀 코팅을 이용하여 기판과 같은 물질 위에 층을 형성할 수 있다.
그러나, 용액에 그라핀 옥사이드 입자가 부유하는 형태 이므로 균일한 표면을 갖는 층을 형성시키기 위해서 질소가스를 이용하여 스핀 코팅 과정에서 메탄올을 제거하고 표면의 균일성을 향상할 수가 있다.
이러한 그라핀 옥사이드 층은 작은 크기의 그라핀 옥사이드 입자가 겹겹이 쌓여 있는 형태로 이루어져 있기 때문에 연성이 있는 기판 위에서도 사용될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 그라핀 옥사이드의 특성을 이용하고자 안출된 것으로서 그라핀 옥사이드를 비휘발성 저항변화 메모리 소자로 활용하기 위하여 전압에 따라 저항변화 특성을 보일 수 있는 메모리소자 구조를 플렉서블 기판 상에 형성함으로써 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작은 (a) 플렉서블 기판 상에 하부 전극 층을 형성하는 단계, (b) 상기 형성된 하부 전극 층 위에 그라핀 옥사이드 층을 형성하는 단계, 및 (c) 형성된 그라핀 옥사이드 층 위에 상부 전극 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 그라핀 옥사이드는 물과 메탄올을 혼합한 용액상태로 사용되며, 그라핀 옥사이드 용액의 특성은 초음파 분해를 통해 조절된 그라핀 옥사이드 입자의 크기와 메탄올, 물의 비율에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계에서 그라핀 옥사이드 층의 두께는 스핀코팅 횟수와 그라핀 옥사이드 용액의 농도에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는 형성된 그라핀 옥사이드 층의 균일성과 결정도를 향상시키는 추가적 단계(b-1)를 더 포함할 수 있다.
상기 (b-1) 단계에서의 가공은 상기 (b) 단계에서 형성된 상기 그라핀 옥사이드 층을 500℃ 이하에서 열처리하여 진행한다.
또한, 상기 (b-1) 단계에서의 열처리 가공은 전열기를 통하여 이루어질 수 있다.
상기 (b) 단계의 그라핀 옥사이드 층의 형성에서 용액에 포함된 메탄올의 제거와 표면의 균일성을 향상시키기 위하여 질소가스의 주입이 스핀코팅 과정에 이루어질 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 상부전극의 형성은 500℃ 이하의 내부 온도를 갖는 장비를 이용하여 형성한다.
상기 (a) 단계에서 상기 하부 전극 층은 알루미늄 (Al), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 납(Pd), 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO)를 비롯한 금속 물질들을 포함하여 그중 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 상부 전극 층은 알루미늄 (Al), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 납(Pd), 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO)를 비롯한 금속 물질들을 포함하여 그중 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 (a) 단계에서 플렉서블 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에테르설폰 (PES)와 같은 플라스틱 기판중 하나를 포함하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계에 앞서서 상기 하부 전극 상에 자외선 처리 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 금속-그라핀 옥사이드-금속 구조를 갖는 소자는 전압에 따라 그라핀 옥사이드 층의 내부저항이 변화하면서 비휘발성 저항변화 메모리 소자의 특성을 갖고 이를 플렉서블 기판 위에 제작함으로써 플렉서블 메모리 소자로 활용할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 소자의 제작 과정이 스핀코팅을 이용하기 때문에 제작비의 절감을 가져오고 그라핀 옥사이드가 투명하기 때문에 전극에 따라 투명한 플렉서블 메모리 소자를 개발할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법에 대한 순서도,
도 2는 소자의 구조와 구성에 대한 개략도,
도 3은 스핀코팅으로 형성된 그라핀 옥사이드 층 표면의 원자 현미경 사진,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 소자에 대한 전류-전압 특성 그래프,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자에 대한 지속성과 상태 유지력을 나타낸 그래프, 및
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 소자에 대한 기판이 휜 정도와 횟수에 따른 저항변화 메모리 소자의 상태 저항의 변화 그래프이다.
도 2는 소자의 구조와 구성에 대한 개략도,
도 3은 스핀코팅으로 형성된 그라핀 옥사이드 층 표면의 원자 현미경 사진,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 소자에 대한 전류-전압 특성 그래프,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자에 대한 지속성과 상태 유지력을 나타낸 그래프, 및
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 소자에 대한 기판이 휜 정도와 횟수에 따른 저항변화 메모리 소자의 상태 저항의 변화 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법에 대한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 S10 단계에서 플렉서블 기판 상에 하부 전극 층을 형성한다.
이때, 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에테르설폰 (PES)과 같은 플라스틱 기판 중 하나를 포함하며 하부 전극 층은 알루미늄 (Al), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 납(Pd), 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO)를 비롯한 금속 물질들 중 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 하부 전극 층은 열 증착 방법을 이용하여 형성 될 수 있는데, 여기에서 제시되는 하부 전극 층의 증착 방법은 기판 상에 형성된 하부 전극 층의 표면이 균일 하게 형성될 수 있는 최소한의 방법으로써 제시되는 것이다.
만약, 하부 전극 층의 표면이 균일하지 않은 경우, 스핀코팅을 이용하여 전극 층 위에 형성되는 그라핀 옥사이드가 균일하게 전극위에 퍼지지 못하기 때문에 일정한 두께와 표면을 갖는 그라핀 옥사이드 층을 형성할 수 없게 된다.
S20 단계에서는 하부 전극층 위에 그라핀 옥사이드 층을 형성한다.
이때, 그라핀 옥사이드 층의 형성은 물과 메탄올, 그라핀 옥사이드 입자가 혼합된 용액을 사용하고 반복적인 스핀코팅을 통하여 특정 두께를 만드는 과정에서 질소가스를 그라핀 옥사이드 용액위에 불어넣는다.
이와 같이, 질소가스를 스핀코팅과정에서 주입시키는 이유는 그라핀 옥사이드 용액에 포함되어 있는 메탄올를 제거하여 그라핀 옥사이드 층의 형성에 있어서 두께와 표면의 균일성을 향상시키기 위함이다.
이와 더불어, 그라핀 옥사이드 층의 형성이 이루어지기 전에 플렉서블 기판 위에 형성시킨 하부 전극 층에 자외선 처리를 수행한다.
이와 같이, 자외선을 하부 전극 층에 쬐어주는 이유는 그라핀 옥사이드 층을 형성함에 있어서 그라핀 옥사이드 입자가 스핀코팅 과정에서 하부 전극 층에 더욱 원활하게 부착되도록 하기 위함이다.
S30 단계에서는 형성된 그라핀 옥사이드 층을 열처리를 통하여 가공한다.
이때, 열처리 온도는 500℃ 이하에서 이루어져야 한다.
이와 같이, 열처리를 하는 이유는 그라핀 옥사이드 층의 결정도와 균일성을 향상시키기 위함이다.
또한, 500℃ 이상의 고온에서는 그라핀 옥사이드의 2차원 탄소의 배열과 산소 이온 기들의 결합이 다른 형태의 결합으로 전이되어 저항변화 메모리 소자의 특성에 영향을 미치기 때문에, 500℃ 이하를 유지해야 한다.
S40 단계는 그라핀 옥사이드 층위에 상부 전극 층을 형성하여 종료하는 단계이다.
이때, 상부 전극 층은 알루미늄 (Al), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 납(Pd), 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO)를 비롯한 금속 물질들 중 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상부 전극 층은 열 증착 방법을 이용하여 형성 될 수 있는데, 여기에서 제시되는 상부 전극 층의 증착 방법은 기판 상에 형성된 상부 전극 층의 표면이 균일 하게 형성될 수 있는 최소한의 방법으로써 제시되는 것이다.
또한, 상부 전극 층의 형성에서 장비 내부의 온도는 500℃ 이하를 유지하여야 한다.
이와 같이, 장비 내부의 온도를 500℃ 이하를 유지해야 하는 이유는 그 이상의 고온에서는 그라핀 옥사이드 층의 결합 구성이 영향을 받아 2차원 탄소배열과 산소 이온 기들의 결합이 다른 형태로 전이 될 수 있기 때문이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법에 따라 제작된 소자의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 기판 위에 하부 전극 층이 형성되고, 하부 전극 층 위에 그라핀 옥사이드 층이 반복적인 스핀코팅을 이용하여 일정 두께를 갖도록 형성되며, 그 후에 상부 전극이 형성된다.
또한, 그라핀 옥사이드 입자는 쉽게 물에 퍼지는 성질을 가지고 있기 때문에 하부 전극에 전압을 가하기 위해서 물을 이용하여 그라핀 옥사이드 층의 일부분을 제거하여 하부 전극이 표면으로 드러나도록 만들 수 있다.
실시예
1. 인듐 주석 옥사이드(ITO) 또는 알루미늄(Al)으로 코팅된 기판을 아세톤 및 메탄올을 이용하여 세정한 다음 물로 헹군다.
2. 상기 하부 전극 층이 형성된 기판을 자외선 처리하여 그라핀 옥사이드가 용이하게 접착될 수 있도록 한다.
3. 하부 전극 층에 그라핀 옥사이드 입자, 물 및 메탄올로 구성된 용액을 스핀코팅법으로 형성시키되, 질소를 스핀코팅중에 계속 주입함으로써 메탄올을 제거하여 그라핀 옥사이드 층의 두께를 일정하게 유지시킨다. 스핀 속도는 1000 rpm을 유지하여 3 nm의 두께를 형성한다. 계속해서 원하는 두께(30nm)를 얻을 때까지 스핀코팅을 반복한다.
4. 상기 그라핀 옥사이드 층이 형성된 샘플을 1시간 동안 100℃로 어닐링함으로써 결정성과 균일성을 획득한다.
5. 상기 그라핀 옥사이드 층 위에 알루미늄이나 금을 열증착법에 의해서 증착하여 형성한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 초음파 분해에 의하여 크기가 결정된 그라핀 옥사이드 입자들이 반복적인 그라핀 옥사이드 용액의 스핀코팅에 의하여 겹겹이 쌓이면서 형성됨으로써 일정한 두께(30nm)를 이루는 그라핀 옥사이드 층의 표면을 원자현미경을 이용하여 측정한 사진이다.
도 3은 5㎛ * 5㎛의 면적을 측정한 원자현미경 사진으로, 표면의 거칠기(Roughness)의 제곱평균(RMS)는 4.676nm 이고, 밝은 부분은 상대적으로 그라핀 옥사이드 입자가 어두운 부분보다 많이 쌓여서 높이가 높은 부분이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법에 따라 제작된 소자의 전류-전압 특성 그래프이다.
이때, 도 4에 도시된 그래프 생성을 위한 전류-전압 특성을 측정함에 있어서 전압은 우선 음의 전압이 가해지고 소자의 상태저항을 낮은 값에서 높은 값으로 바뀐 후에 양의 전압이 가해지면서 소자의 상태저항을 높은 값에서 낮은 값으로 바꾸게 하는 순서로 측정하였다.
도 4에 나타낸 부호(1, 2, 3, 4)는 전압이 가해진 순서를 나타낸 것으로, 상태저항이 낮은 값에서 높은 값으로 바뀌면서 누설 전류는 저항과는 반대로 높은 값에서 낮은 값으로 변하며, 변한 후에는 양의 전압을 가해도 누설 전류는 항상 낮은 값을 갖는다.
이어서 음의 전압이 소자에 가해지면 상태저항이 높은 값에서 낮은 값으로 바뀌는 영향에 따라 누설 전류는 반대로 낮은 값에서 높은 값으로 변하게 되며 이후에는 음의 전압이 가해져도 높은 전류 값만을 가진다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 낮은 상태저항을 가질 때는 누설 전류가 높은 값을 갖고 높은 상태저항을 가질 때는 반대로 낮은 누설 전류를 갖는다.
여기에서, 전류-전압 특성 그래프는 저항변화 메모리 소자의 특성을 나타내며 음의 전압에서 상태저항이 높아지고 양의 전압에서 상태저항이 낮아진다.
저항변화 메모리 소자의 특성이란 소자에 가해지는 전압에 따라 소자의 상태저항의 값이 특정 전압에서 변화하며, 변화된 상태저항은 또 다른 특정 전압에 의해서만 예전의 상태저항으로 변할 수 있으며 특정전압이 아닌 경우는 소자는 상태저항이 변하지 않고 유지되며 이러한 전류-전압 특성을 보이는 소자를 저항변화 메모리 소자라 한다.
이때, 음의 전압이 가해져서 낮은 상태저항에서 높은 상태저항으로 변화한 후에는 음의 전압이 반복적으로 가하여도 낮은 상태저항으로 돌아오지 않으며, 양의 전압이 가해져서 높은 상태저항에서 낮은 상태저항으로 변화한 후에는 양의 전압이 반복적으로 가하여도 높은 상태저항으로 돌아오지 않는다.
또한, 도 4의 그래프에서 보이는 상태 저항간의 차이는 103부근의 값을 갖으며 높은 상태저항으로 바꾸는 전압은 -1V부근의 값을 갖고, 높은 상태저항에서 낮은 상태저항으로 바꾸는 전압은 2V부근의 값을 갖는다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법에 따라 제작된 소자의 지속성과 상태 유지력에 대한 그래프이다.
도 5에 나타낸 소자의 지속성에 대한 그래프의 측정은 소자의 누설 전류 값이 변하는, 즉 상태저항이 낮은 값에서 높은 값으로 변하고 반대로 높은 값에서 낮은 값으로 변하도록 양의 전압과 음의 전압을 반복적으로 가하면서 변하는 횟수에 따라 소자의 상태저항 값이 유지되는지를 확인하도록 하였다.
여기에서 소자는 상태저항을 변화시키기 위해 전압이 가해지는 동작이 반복되어도 안정적으로 상태저항 값을 유지하는 것을 확인할 수 있다.
이어서 소자의 상태 유지력에 대한 그래프는 높은 상태저항을 갖는 소자와 낮은 상태저항을 갖는 소자를 각각 시간에 맞춰서 상태저항을 읽기 위한 전압인 1V를 가하면서 시간이 흐름에 따라 상태저항이 안정적으로 유지되는지를 측정한 것으로 107초 까지도 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자가 형성된 기판의 휘어지는 정도와 횟수에 따른 상태저항의 변화에 대한 그래프이다.
이때, 도 6에 도시된 그래프 생성을 위한 저항변화 메모리 소자의 특성을 측정함에 있어서, 플렉서블 기판이 휜 정도는 기판의 휜 부분의 반지름으로 나타내고 휜 횟수는 기판을 휘고 피는 동작을 반복한 횟수로 나타내어 각각의 경우에 따라 높은 상태저항을 갖는 소자 표본과 낮은 상태저항을 갖는 소자표본을 동일한 조건에서 측정하였다.
여기에서, 기판의 휜 정도에 따라 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자는 상태저항이 기판이 휘어진 정도에 따라 소자 표본마다 일정하지는 않지만 상태 저항간의 차이는 103부근을 갖고, 휜 횟수에 따른 메모리 소자의 상태저항간의 차이도 103부근의 값을 갖는다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 형성되는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자는 도 2를 참고하면 간단한 구조와 구성을 갖고, 도 4와 도 5를 참고하면 플렉서블 메모리 소자로서 결함이 없음을 확인할 수 있다.
본 발명의 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작방법은 플렉서블 기판 상에 금속-그라핀 옥사이드-금속 구조를 형성시키는 방법으로써, 그라핀 옥사이드 용액을 반복적인 스핀코팅을 통하여 일정 두께를 갖게 하며 질소가스의 주입을 통하여 메탄올의 제거와 함께 그라핀 옥사이드 층 두께의 균일성을 향상시키고, 열처리를 통하여 그라핀 옥사이드 층의 결정성과 균일성을 향상시킨다.
따라서 스핀코팅이라는 간단한 공정을 통하여 소자를 제작할 수 있으며 스핀코팅의 횟수와 그라핀 옥사이드 용액의 농도에 따라 두께를 조절할 수 있으며 그라핀 옥사이드 용액에 포함된 그라핀 옥사이드 입자의 크기를 초음파 분해를 통하여 조절함으로써 그라핀 옥사이드 층을 가공할 수 있다.
또한, 기존에 저항변화 메모리에 활용되는 금속 옥사이드에서 사용할 수 없던 플렉서블 기판을 사용하여 플렉서블 메모리 소자의 제작에 사용할 수 있으며 그라핀 옥사이드 층의 투명한 특성을 활용할 수 있다.
따라서 본 발명의 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자을 이용하여 메모리 반도체 분야, 및 투명 소자 개발 분야에 있어서 그라핀 옥사이드의 기계적, 화학적, 및 전기적 특성을 효과적으로 적용시키는 것이 가능해진다.
Claims (15)
- 다음의 단계를 포함하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법:
(a) 플렉서블 기판 상에 하부 전극 층을 형성하고 자외선 처리를 수행하는 단계;
(b) 상기 형성된 하부 전극 층 위에 메탄올과 물을 혼합한 그라핀 옥사이드 용액을 스핀코팅법을 사용하여 그라핀 옥사이드 층을 형성하되 일회의 스핀코팅으로 3nm 두께를 만들고 이를 반복하여 원하는 두께로 층을 형성하며, 스핀코팅과 동시에 질소를 주입하는 단계; 및
(c) 형성된 그라핀 옥사이드 층 위에 상부 전극 층을 형성하고 500℃이하로 열처리하는 단계.
- 제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에테르설폰 (PES) 플라스틱 기판중 하나를 포함하여 제작되는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 기판위에 형성되는 하부 전극은 알루미늄 (Al), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 납(Pd), 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO) 중 하나를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 3항에 있어서,
하부 전극은 인듐 틴 옥사이드(ITO) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 초음파 분해를 통하여 그라핀 옥사이드 입자의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 그라핀 옥사이드 층의 두께는 스핀코팅 횟수와 그라핀 옥사이드 용액의 그라핀 옥사이드 입자의 크기 및 농도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 형성된 그라핀 옥사이드층을 열처리 하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 열처리는 상기 (b) 단계에서 형성된 그라핀 옥사이드 층을 500℃이하에서 처리하는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 열처리는 전열기를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 그라핀 옥사이드 층의 두께는 25~35nm를 이루는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 그라핀 옥사이드 층의 두께는 30nm를 이루는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 상부전극의 형성은 500℃ 이하의 내부 온도를 갖는 장비를 이용하는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 그라핀 옥사이드 층위에 형성되는 상부 전극은 알루미늄 (Al), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 납(Pd), 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO) 중 하나를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 제 13항에 있어서,
상부 전극은 금(Au) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자의 제작 방법.
- 다음의 공정을 통해 제작된 그라핀 옥사이드를 이용한 플렉서블 저항변화 메모리 소자:
(a) 플렉서블 기판 상에 하부 전극 층을 형성하고 자외선 처리를 수행하는 공정;
(b) 상기 형성된 하부 전극 층 위에 메탄올과 물을 혼합한 그라핀 옥사이드 용액을 이용하고 스핀코팅법을 사용하여 그라핀 옥사이드 층을 형성하되 일회의 스핀코팅으로 3nm 두께를 만들고 이를 반복하여 원하는 두께로 층을 형성하며, 스핀코팅과 동시에 질소를 주입하는 공정; 및
(c) 형성된 그라핀 옥사이드 층 위에 상부 전극 층을 형성하고 500℃이하로 열처리하는 공정.
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