KR102246247B1 - Variable low resistance area based electronic device and controlling thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 자발 분극성 재료를 포함하고 하나 이상의 불순물이 도핑된 활성층, 상기 활성층에 인접하도록 배치된 인가 전극, 상기 인가 전극를 통하여 상기 활성층에 전기장을 인가하여 상기 활성층에 형성된 분극 영역, 상기 분극 영역의 경계에 대응하여 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮은 영역을 포함하는 하나 이상의 변동 저저항 영역, 상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자를 개시한다.An embodiment of the present invention includes an active layer containing a spontaneous polarization material and doped with one or more impurities, an application electrode disposed adjacent to the active layer, a polarization region formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode, One or more fluctuating low-resistance regions including regions having lower electrical resistance than other adjacent regions corresponding to the boundary of the polarization region, a first electrode spaced apart from the application electrode and connected to the fluctuating low-resistance region, and spaced apart from the application electrode Disclosed is an electronic device based on a variable low resistance region including a second electrode connected to the variable low resistance region.
Description
본 발명은 변동 저저항 영역을 이용한 전자 소자 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device using a variable low resistance region and a method for controlling the same.
기술의 발전 및 사람들의 생활의 편의에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 전자 제품에 대한 개발 시도가 활발해지고 있다.As technology advances and interest in the convenience of people's life increases, attempts to develop various electronic products are becoming more active.
또한 이러한 전자 제품은 갈수록 소형화되고 있고 집적화되고 있으며, 사용되는 장소가 광범위하게 증가하고 있다.In addition, these electronic products are becoming smaller and more integrated, and the places where they are used are increasing widely.
이러한 전자 제품은 다양한 전기 소자를 포함하고, 예를들면 CPU, 메모리, 기타 다양한 전기 소자를 포함한다. 이러한 기 소자들은 다양한 종류의 전기 회로를 포함할 수 있다.Such electronic products include various electrical devices, for example, CPU, memory, and various other electrical devices. These elements may include various types of electric circuits.
예를들면 컴퓨터, 스마트폰 뿐만 아니라 IoT를 위한 가정용 센서 소자, 인체 공학용 바이오 전자 소자 등 다양한 분야의 제품에 전기 소자가 사용된다.For example, electrical devices are used in products in various fields, such as home sensor devices for IoT and bioelectronic devices for ergonomics, as well as computers and smartphones.
한편, 최근의 기술 발달 속도와 사용자들의 생활 수준의 급격한 향상에 따라 이러한 전기 소자의 사용과 응용 분야가 급격하게 늘어나 그 수요도 이에 따라 증가하고 있다.On the other hand, with the recent speed of technology development and the rapid improvement of the living standards of users, the use and application fields of such electric devices are rapidly increasing, and the demand thereof is also increasing accordingly.
이러한 추세에 따라 흔히 사용하고 있는 다양한 전기 소자들에 쉽고 빠르게 적용하는 전자 회로를 구현하고 제어하는데 한계가 있다.According to this trend, there is a limit to implementing and controlling electronic circuits that are easily and quickly applied to various electric devices that are commonly used.
한편, 메모리 소자, 특히 비휘발성 메모리 소자는 컴퓨터뿐 아니라, 카메라, 통신기기 등 다양한 전자 장치의 정보 기억 및/또는 처리 장치로서 폭넓게 이용되고 있다. On the other hand, memory devices, especially nonvolatile memory devices, are widely used as information storage and/or processing devices for various electronic devices such as cameras and communication devices as well as computers.
이러한 메모리 소자는, 특히 수명과 속도의 면에서 많은 개발이 이루어지고 있는 데, 대부분의 과제는 메모리 수명과 속도의 확보에 있으나, 이를 향상한 메모리 소자를 구현하는데 한계가 있다.In particular, many developments have been made in terms of the life and speed of such a memory device. Most of the problems are in securing the life and speed of the memory, but there is a limit to implementing a memory device improving the memory device.
본 발명은 다양한 용도에 용이하게 적용할 수 있는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 및 이의 제어 방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a variable low-resistance region-based electronic device and a control method thereof that can be easily applied to various uses.
본 발명의 일 실시예는 자발 분극성 재료를 포함하고 하나 이상의 불순물이 도핑된 활성층, 상기 활성층에 인접하도록 배치된 인가 전극, 상기 인가 전극를 통하여 상기 활성층에 전기장을 인가하여 상기 활성층에 형성된 분극 영역, 상기 분극 영역의 경계에 대응하여 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮은 영역을 포함하는 하나 이상의 변동 저저항 영역, 상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자를 개시한다.An embodiment of the present invention includes an active layer containing a spontaneous polarization material and doped with one or more impurities, an application electrode disposed adjacent to the active layer, a polarization region formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode, One or more fluctuating low-resistance regions including regions having lower electrical resistance than other adjacent regions corresponding to the boundary of the polarization region, a first electrode spaced apart from the application electrode and connected to the fluctuating low-resistance region, and spaced apart from the application electrode Disclosed is an electronic device based on a variable low resistance region including a second electrode connected to the variable low resistance region.
본 실시예에 있어서 상기 불순물은 전이 금속을 포함할 수 있다.In this embodiment, the impurity may include a transition metal.
본 실시예에 있어서 상기 활성층의 에너지 밴드갭의 값은 상기 불순물의 도핑량에 의하여 제어되는 것을 포함할 수 있다. In the present embodiment, a value of the energy band gap of the active layer may be controlled by the doping amount of the impurity.
본 발명의 다른 실시예는 자발 분극성 재료를 포함하는 활성층, 상기 활성층에 인접하도록 배치된 인가 전극, 상기 인가 전극를 통하여 상기 활성층에 전기장을 인가하여 상기 활성층에 형성된 분극 영역; 상기 분극 영역의 경계에 대응하여 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮은 영역을 포함하는 하나 이상의 변동 저저항 영역, 상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제1 전극 및 상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제2 전극을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자에 대하여, 상기 인가 전극를 통하여 상기 활성층에 전기장을 인가하여 상기 활성층의 분극 영역을 형성하는 단계, 상기 분극 영역의 경계에 대응하여 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮은 영역을 포함하는 변동 저저항 영역을 형성하는 단계를 형성하여 상기 변동 저저항 영역을 통하여 상기 제1 전극 및 제2 전극 간의 전류의 흐름이 형성되도록 하는 단계 및 상기 활성층에 대하여 하나 이상의 불순물을 도핑하는 단계를 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 제어 방법을 개시한다.Another embodiment of the present invention includes an active layer comprising a spontaneous polarization material, an application electrode disposed adjacent to the active layer, and a polarization region formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode; One or more fluctuating low-resistance regions including regions having lower electrical resistance than other adjacent regions corresponding to the boundary of the polarization region, a first electrode spaced apart from the application electrode and connected to the fluctuating low-resistance region, and spaced apart from the application electrode And forming a polarization region of the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode for an electronic device based on a variable low resistance region including a second electrode connected to the variable low resistance region, Forming a step of forming a fluctuating low-resistance region including a region having a lower electrical resistance than other adjacent regions corresponding to the boundary so that the flow of current between the first electrode and the second electrode is formed through the fluctuating low-resistance region. Disclosed is a method of controlling an electronic device based on a variable low-resistance region including the step of doping one or more impurities into the active layer.
본 실시예에 있어서 상기 불순물은 전이 금속을 포함할 수 있다.In this embodiment, the impurity may include a transition metal.
본 실시예에 있어서 상기 불순물의 도핑량을 제어하여 상기 활성층의 에너지 밴드갭의 값을 제어하는 것을 포함할 수 있다.In the present embodiment, it may include controlling a value of the energy band gap of the active layer by controlling the doping amount of the impurity.
본 실시예에 있어서 상기 인가 전극을 제어하면서 상기 변동 저저항 영역이 형성되는 것에 따라 상기 제1 전극과 상기 제2 전극간의 전류의 측정 단계를 포함할 수 있다.The present embodiment may include measuring a current between the first electrode and the second electrode as the variable low resistance region is formed while controlling the application electrode.
본 실시예에 있어서 상기 인가 전극을 통한 전기장을 제어하여 상기 분극 영역을 제어하고, 상기 분극 영역의 제어에 따라 상기 변동 저저항 영역의 생성 또는 소멸하는 단계를 포함할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the polarization region may be controlled by controlling the electric field through the application electrode, and the variable low resistance region may be generated or destroyed according to the control of the polarization region.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명에 관한 변동 저저항 영역을 이용한 전자 소자 및 이의 제어 방법은 다양한 용도에 용이하게 적용할 수 있다. The electronic device using the variable low resistance region according to the present invention and a control method thereof can be easily applied to various applications.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 전자 회로를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 K의 확대도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 전자 회로 관련 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 전자 회로를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 5의 전자 회로 관련, 전류 경로 범위 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 10 내지 도 14는 도 8의 전자 소자의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 실시예의 전자 소자의 각 영역의 에너지 준위를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 19는 도 18의 VI-VI선을 따라 절취한 단면도이다.
도 20은 변동 저저항 영역의 전압 및 전류 관계를 도시한 그래프이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 기반 전자 소자의 단면도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.
도 26과 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 28은 도 26의 전자 소자의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 29는 도 26의 전자 소자의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 30은 도 26의 전자 소자의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 31은 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 32는 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 33은 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 34는 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 35는 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 36은 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a schematic plan view showing an electronic circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1.
3 is an enlarged view of K in FIG. 2.
4A to 4C are diagrams for explaining a control method related to the electronic circuit of FIG. 1. 5 is a schematic plan view showing an electronic circuit according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5.
7A to 7D are diagrams for explaining a method of controlling a current path range in relation to the electronic circuit of FIG. 5.
8 is a schematic plan view showing an electronic device according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 8.
10 to 14 are diagrams for explaining the operation of the electronic device of FIG. 8.
15 is a schematic cross-sectional view showing an electronic device according to another embodiment of the present invention.
16A to 16C are diagrams schematically showing energy levels in each region of the electronic device of the present embodiment.
17 is a schematic cross-sectional view showing an electronic device according to another embodiment of the present invention.
18 is a schematic plan view showing an electronic device according to another embodiment of the present invention.
19 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 18.
20 is a graph showing the relationship between voltage and current in a fluctuating low resistance region.
21 is a cross-sectional view of an electronic device based on variable low resistance according to another embodiment of the present invention.
22 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
23 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
24 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
25 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
26 and 27 are cross-sectional views schematically illustrating an example of an electronic device according to another embodiment of the present invention.
28 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the electronic device of FIG. 26.
29 is a cross-sectional view schematically illustrating another example of the electronic device of FIG. 26.
30 is a cross-sectional view schematically illustrating another example of the electronic device of FIG. 26.
FIG. 31 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a section II′ of the electronic device of FIG. 26.
FIG. 32 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a section II′ of the electronic device of FIG. 26.
33 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a cross section II′ of the electronic device of FIG. 26.
FIG. 34 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a section II′ of the electronic device of FIG. 26.
FIG. 35 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a cross section II′ of the electronic device of FIG. 26.
FIG. 36 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a section II′ of the electronic device of FIG. 26.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when describing with reference to the drawings, the same or corresponding constituent elements are assigned the same reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. .
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, terms such as first and second are used for the purpose of distinguishing one constituent element from other constituent elements rather than a limiting meaning.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In the following examples, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as include or have means that the features or elements described in the specification are present, and do not preclude the possibility of adding one or more other features or components in advance.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to what is shown.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다. In the following embodiments, the x-axis, y-axis, and z-axis are not limited to three axes on a Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including them. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. When a certain embodiment can be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to the described order.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 전자 회로를 도시한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이고, 도 3은 도 2의 K의 확대도이다.1 is a schematic plan view showing an electronic circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of K of FIG. 2.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 실시예의 전자 회로(10)는 활성층(11), 인가 전극(12), 변동 저저항 영역(VL)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the
활성층(11)은 자발 분극성 재료를 포함할 수 있다. 예를들면 활성층(11)은 절연 재료를 포함하고 강유전성 재료를 포함할 수 있다. 즉, 활성층(11)은 전기장의 존재시 역전될 수 있는 자발적 전기 분극(전기 쌍극자)을 가진 재료를 포함할 수 있다.The
선택적 실시예로서 활성층(11)은 페로브스카이트 계열 물질을 포함할 수 있고, 예를들면 BaTiO3, SrTiO3, BiFe3, PbTiO3, PbZrO3, SrBi2Ta2O9을 포함할 수 있다.As an alternative embodiment the
또한 다른 예로서 활성층(11)은 ABX3 구조로서, A는 CnH2n+1의 알킬기, 및 페로브스카이트 태양전지 구조형성이 가능한 Cs, Ru 등의 무기물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, B는 Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, 및 Ce으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, X는 할로겐 물질을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서 활성층(11)은 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, 또는 (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x (0≤x, y≤1)를 포함할 수 있다. In addition, as another example, the
기타 다양한 강유전성 재료를 이용하여 활성층(11)을 형성할 수 있는 바 이에 대한 모든 예시의 설명은 생략한다. 또한 활성층(11)을 형성 시 강유전성 재료에 기타 다양한 물질을 도핑을 하여 부가적인 기능을 포함하거나 전기적 특성의 향상을 진행할 수도 있다.Since the
활성층(11)은 자발 분극성을 갖고, 전기장의 인가에 따라 분극의 정도와 방향을 제어할 수 있다. 또한, 활성층(11)은 가해준 전기장이 제거되어도 분극 상태를 유지할 수 있다.The
인가 전극(12)은 활성층(11)에 전기장을 인가할 수 있도록 형성될 수 있고, 예를들면 전압을 활성층(11)에 인가할 수 있다.The
선택적 실시예로서 인가 전극(12)은 활성층(11)의 상면에 접하도록 형성될 수 있다.As an alternative embodiment, the
또한, 인가 전극(12)은 활성층(11)에 다양한 크기의 전압을 인가할 수 있고 전압 인가의 시간을 제어할 수 있도록 형성될 수 있다. In addition, the
선택적 실시예로서 인가 전극(12)은 게이트 전극일 수 있다.As an alternative embodiment, the
예를들면 인가 전극(12)은 전원(미도시) 또는 전원 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.For example, the
인가 전극(12)은 다양한 재료를 포함할 수 있고, 전기적 도전성이 높은 재료를 포함할 수 있다. 예를들면 다양한 금속을 이용하여 인가 전극(12)을 형성할 수 있다.The
예를들면 인가 전극(12)은 알루미늄, 크롬, 티타늄, 탄탈, 몰리브덴, 텅스텐, 네오디뮴, 스칸듐 또는 구리를 함유하도록 형성할 수 있다. 또는 이러한 재료들의 합금을 이용하여 형성하거나 이러한 재료들의 질화물을 이용하여 형성할 수도 있다.For example, the
또한 선택적 실시예로서 인가 전극(12)은 적층체 구조를 포함할 수도 있다.In addition, as an optional embodiment, the
도시하지 않았으나 선택적 실시예로서 인가 전극(12)과 활성층(11)의 사이에 하나 이상의 절연층이 더 배치될 수도 있다.Although not shown, as an optional embodiment, one or more insulating layers may be further disposed between the
변동 저저항 영역(VL)은 활성층(11)에 형성된 영역으로서 전류가 흐를 수 있는 영역이고, 또한 도 1에 도시한 것과 같이 인가 전극(12)의 주변에 선형을 갖는 전류의 패쓰로 형성될 수 있다.The variable low resistance region VL is a region formed in the
구체적으로 변동 저저항 영역(VL)은 활성층(11)의 영역 중 변동 저저항 영역(VL)과 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮아진 영역이다.Specifically, the low-variable resistance region VL is a region in which electrical resistance is lower than that of other regions adjacent to the low-variable resistance region VL among the regions of the
또한, 인가 전극(12)을 통한 변동 저저항 영역(VL)을 형성한 후에, 인가 전극(12)을 통한 전기장을 제거하여도, 예를들면 전압을 제거하여도 활성층(11)의 분극 상태는 유지되므로 변동 저저항 영역(VL)은 유지되고, 전류의 패쓰를 형성한 상태를 유지할 수 있다.In addition, after forming the variable low resistance region VL through the
이를 통하여 다양한 전자 회로를 구성할 수 있다.Through this, various electronic circuits can be configured.
변동 저저항 영역(VL)은 높이(HVL)을 갖고, 이러한 높이(HVL)은 활성층(11)의 전체의 두께에 대응될 수 있다.The variable low resistance region VL has a height HVL, and this height HVL may correspond to the overall thickness of the
이러한 변동 저저항 영역(VL)은 높이(HVL)는 인가 전극(12)을 통한 전기장의 가할 때 전기장의 세기, 예를들면 전압의 크기에 비례할 수 있다. 적어도 이러한 전기장의 크기는 활성층(11)이 갖는 고유의 항전기장보다는 클 수 있다.The height HVL of the fluctuating low resistance region VL may be proportional to the strength of the electric field, for example, the magnitude of the voltage when the electric field is applied through the
변동 저저항 영역(VL)은 인가 전극(12)을 통하여 전압이 활성층(11)에 인가되면 형성되는 영역이고, 인가 전극(12)의 제어를 통하여 변동, 예를들면 생성, 소멸 또는 이동할 수 있다.The variable low-resistance region VL is a region formed when a voltage is applied to the
활성층(11)은 제1 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역(11F)을 포함할 수 있고, 변동 저저항 영역(VL)은 이러한 제1 분극 영역(11F)의 경계에 형성될 수 있다.The
또한, 제1 분극 영역(11F)에 인접하도록 제2 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(11R)을 포함할 수 있고, 변동 저저항 영역(VL)은 이러한 제2 분극 영역(11R)의 경계에 형성될 수 있다. 제2 방향은 적어도 제1 방향과 상이한 방향일 수 있고, 예를들면 제1 방향과 반대 방향일 수 있다.In addition, a
예를들면 변동 저저항 영역(VL)은 제1 분극 영역(11F)과 제2 분극 영역(11R)의 사이에 형성될 수 있다. 이를 통하여 변동 저저항 영역(VL)을 중심으로 제1 방향(예를들면 도 2를 기준으로 아래로부터 위를 향하는 방향)의 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역(11F) 및 상기 제1 방향과 반대 방향(예를들면 도 2를 기준으로 위로부터 아래를 향하는 방향)의 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(11R)이 구별되도록 배치될 수 있다.For example, the variable low resistance region VL may be formed between the
변동 저저항 영역(VL)은 일 방향의 폭(WVL)을 가질 수 있고, 이는 변동 저저항 영역(VL)의 이동 거리에 비례할 수 있다.The variable low resistance region VL may have a width WVL in one direction, which may be proportional to the moving distance of the variable low resistance region VL.
또한, 이러한 폭(WVL)은 변동 저저항 영역(VL)으로 정의되는 평면상의 영역의 폭일 수 있고, 이는 제1 분극 영역(11F)의 폭에 대응한다고 할 수 있다.In addition, the width WVL may be the width of a planar region defined as the variable low resistance region VL, which can be said to correspond to the width of the
또한, 변동 저저항 영역(VL)은 제1 분극 영역(11F)의 경계선의 측면 전체에 대응하도록 형성될 수 있고, 제1 분극 영역(11F)의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 두께(TVL1)를 가질 수 있다. In addition, the fluctuation low resistance region VL may be formed to correspond to the entire side surface of the boundary line of the
선택적 실시예로서 이러한 두께(TVL1)는 0.1 내지 0.3 나노미터일 수 있다.As an optional embodiment, this thickness (TVL1) may be 0.1 to 0.3 nanometers.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 전자 회로에 대하여 전류 경로 범위 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.4A to 4C are diagrams for explaining a method of controlling a current path range for the electronic circuit of FIG. 1.
도 4a를 참조하면, 활성층(11)은 제2 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(11R)을 포함할 수 있다. 선택적 실시예로서 인가 전극(12)을 통한 초기화 전기장을 인가하여 도 4a와 같은 활성층(11)의 분극 상태를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4A, the
그리고 나서 도 4b를 참조하면, 활성층(11)에 제1 분극 영역(11F)이 형성된다. 구체적 예로서 인가 전극(12)의 폭에 대응하도록 인가 전극(12)과 중첩된 영역에 우선 제1 분극 영역(11F)이 형성될 수 있다. Then, referring to FIG. 4B, a
인가 전극(12)을 통하여 활성층(11)의 항전기장보다 크고, 또한 적어도 활성층(11)의 두께 전체에 대응하도록 제1 분극 영역(11F)의 높이(HVL)가 형성될 수 있을 정도의 크기의 전기장을 활성층(11)에 인가할 수 있다.It is larger than the coercive electric field of the
이러한 인가 전극(12)을 통한 전기장의 인가를 통하여 활성층(11)의 제2 분극 영역(11R)의 일 영역에 대한 분극 방향을 바꾸어 제1 분극 영역(11F)으로 변하게 할 수 있다.Through the application of the electric field through the
선택적 실시예로서 제1 분극 영역(11F)의 높이(HVL)방향으로의 성장 속도는 매우 빠를 수 있는데, 예를들면 1km/sec(초)의 속도를 갖고 성장할 수 있다.As an alternative embodiment, the growth rate in the height HVL direction of the
그리고 나서 계속적으로 인가 전극(12)을 통한 전기장을 유지하면, 즉 시간이 지나면 제1 분극 영역(11F)은 수평 방향(H), 즉 높이(HVL)과 직교하는 방향으로 이동하여 그 크기가 커질 수 있다. 즉, 제2 분극 영역(11R)의 영역을 점진적으로 제1 분극 영역(11F)으로 변환할 수 있다.Then, if the electric field through the applied
선택적 실시예로서 제1 분극 영역(11F)의 수평 방향(H)으로의 성장 속도는 매우 빠를 수 있는데, 예를들면 1m/sec(초)의 속도를 갖고 성장할 수 있다.As an alternative embodiment, the growth rate of the
이를 통하여 변동 저저항 영역(VL)의 크기를 제어할 수 있는데, 이러한 크기는 예를들면 변동 저저항 영역(VL)의 폭이고 제1 분극 영역(11F)의 성장 거리에 대응하므로 성장 속력과 전기장 유지 시간에 비례할 수 있다. 예를들면 성장 거리는 성장 속력과 전기장 유지 시간의 곱에 비례할 수 있다.Through this, the size of the fluctuating low resistance region VL can be controlled. This size is, for example, the width of the fluctuating low resistance region VL and corresponds to the growth distance of the
또한, 제1 분극 영역(11F)의 성장 속력은 높이(HVL)방향으로의 성장 속도와 수평 방향(H)으로의 성장 속도의 합에 비례할 수 있다.In addition, the growth speed of the
그러므로 변동 저저항 영역(VL)의 크기는 전기장 유지 시간을 제어하여 원하는 대로 조절할 수 있다.Therefore, the size of the fluctuating low resistance region VL can be adjusted as desired by controlling the electric field holding time.
구체적으로 도 4c에 도시한 것과 같이 제1 분극 영역(11F)은 넓게 퍼져서 커지고, 그에 따라 변동 저저항 영역(VL)도 인가 전극(12)으로부터 멀리 떨어지는 방향으로 이동할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 4C, the
본 실시예는 인가 전극을 통하여 활성층에 전기장을 가하여 활성층에 제2 분극 방향과 다른 제1 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역을 형성하고, 이러한 제1 분극 영역과 제2 분극 영역의 사이의 경계에 해당하는 변동 저저항 영역을 형성할 수 있다. 이러한 변동 저저항 영역은 저항이 낮은 영역으로서 저항이 감소한 영역으로서 전류의 패쓰가 될 수 있어 전자 회로를 용이하게 형성할 수 있다.In this embodiment, a first polarization region having a first polarization direction different from the second polarization direction is formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode, and at the boundary between the first polarization region and the second polarization region. A corresponding fluctuation low resistance region can be formed. Such a low-variable resistance region is a region having a low resistance and a region having a reduced resistance, and can be a path of a current, so that an electronic circuit can be easily formed.
또한, 본 실시예는 인가 전극을 통한 전기장의 크기를 제어하여, 예를들면 전압의 크기를 제어하여 변동 저저항 영역의 높이를 정할 수 있고, 구체적으로 활성층의 전체 두께에 대응하는 높이를 갖도록 제어할 수 있다.In addition, in this embodiment, by controlling the magnitude of the electric field through the applied electrode, for example, by controlling the magnitude of the voltage, the height of the fluctuating low-resistance region can be determined, and specifically, it is controlled to have a height corresponding to the total thickness of the active layer. can do.
또한, 인가 전극을 통한 전기장을 유지하는 시간을 제어하여 변동 저저항 영역의 크기, 예를들면 폭을 결정할 수 있다. 이러한 변동 저저항 영역의 크기의 제어를 통하여 전류의 흐름의 패쓰의 크기를 용이하게 제어할 수 있다.In addition, it is possible to determine the size, for example, the width of the variable low resistance region by controlling the time to maintain the electric field through the applied electrode. Through the control of the size of the fluctuation low resistance region, the size of the path of the current flow can be easily controlled.
또한, 인가 전극을 통한 전기장을 제거하여도 분극 영역의 분극 상태는 유지되므로 전류의 패쓰를 용이하게 유지할 수 있고, 인가 전극을 통한 전기장을 지속적으로 유지하여 분극 영역이 확대되면 이미 형성되어 있던 변동 저저항 영역은 저항이 낮아져 전류가 흐르지 않게 될 수 있다.In addition, even if the electric field through the applied electrode is removed, the polarization state of the polarized region is maintained, so the path of the current can be easily maintained. When the polarization region is expanded by continuously maintaining the electric field through the applied electrode, the already formed fluctuation is reduced. In the resistance region, resistance may be lowered so that no current flows.
이를 통하여 전류의 패쓰에 대한 소멸을 제어할 수 있고, 결과적으로 전류의 흐름에 대한 용이한 제어를 할 수 있다.Through this, it is possible to control the dissipation of the current path, and as a result, it is possible to easily control the flow of the current.
본 실시예의 전자 회로를 제어하여 다양한 용도에 사용할 수 있고, 예를들면 변동 저저항 영역에 접하도록 하나 이상의 전극을 연결할 수 있다.The electronic circuit of the present embodiment can be controlled to be used for various purposes, and for example, one or more electrodes can be connected so as to contact a variable low resistance region.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 전자 회로를 도시한 개략적인 평면도이다.5 is a schematic plan view showing an electronic circuit according to another embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절취한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5.
도 5 및 도 6을 참조하면 본 실시예의 전자 회로(20)는 활성층(21), 인가 전극(22), 변동 저저항 영역(VL1, VL2, VL3)을 포함할 수 있다.5 and 6, the
활성층(21)은 자발 분극성 재료를 포함할 수 있다. 예를들면 활성층(21)은 절연 재료를 포함하고 강유전성 재료를 포함할 수 있다. 즉, 활성층(21)은 전기장의 존재시 역전될 수 있는 자발적 전기 분극(전기 쌍극자)을 가진 재료를 포함할 수 있다.The
선택적 실시예로서 활성층(21)은 페로브스카이트 계열 물질을 포함할 수 있고, 구체적 설명은 전술한 실시예와 동일하므로 생략한다.As an optional embodiment, the
인가 전극(22)은 활성층(21)에 전기장을 인가할 수 있도록 형성될 수 있고, 예를들면 전압을 활성층(21)에 인가할 수 있다. 구체적 내용은 전술한 실시예와 동일하므로 생략한다.The
변동 저저항 영역(VL1, VL2, VL3)은 제1 변동 저저항 영역(VL1), 제2 변동 저저항 영역(VL2) 및 제3 변동 저저항 영역(VL3)을 포함할 수 있다.The variable low resistance regions VL1, VL2, and VL3 may include a first variable low resistance region VL1, a second variable low resistance region VL2, and a third variable low resistance region VL3.
제1 변동 저저항 영역(VL1)은 제2 변동 저저항 영역(VL2)보다 큰 폭을 갖고, 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 제3 변동 저저항 영역(VL3)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 예를들면 제1 변동 저저항 영역(VL1)으로 둘러싸인 영역은 제2 변동 저저항 영역(VL2)으로 둘러싸인 영역보다 큰 폭을 갖고, 제2 변동 저저항 영역(VL2)으로 둘러싸인 영역은 제3 변동 저저항 영역(VL3)으로 둘러싸인 영역보다 큰 폭을 가질 수 있다.The first fluctuating low-resistance region VL1 may have a larger width than the second fluctuating low-resistance region VL2, and the second fluctuating low-resistance region VL2 may have a larger width than the third fluctuating low-resistance region VL3. have. For example, the region surrounded by the first fluctuating low resistance region VL1 has a larger width than the region surrounded by the second fluctuating low resistance region VL2, and the region surrounded by the second fluctuating low resistance region VL2 has a third fluctuation. It may have a larger width than a region surrounded by the low resistance region VL3.
선택적 실시예로서 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 제2 변동 저저항 영역(VL2)의 외곽에 배치되고, 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 제3 변동 저저항 영역(VL3)의 외곽에 배치될 수 있다.As an optional embodiment, the first fluctuating low-resistance region VL1 is disposed outside the second fluctuating low-resistance region VL2, and the second fluctuating low-resistance region VL2 is the outer circumference of the third fluctuating low-resistance region VL3. Can be placed on
제1 변동 저저항 영역(VL1), 제2 변동 저저항 영역(VL2) 및 제3 변동 저저항 영역(VL3)은 활성층(21)에 형성된 영역으로서 전류가 흐를 수 있는 영역이고, 선형을 갖는 전류의 패쓰로 형성될 수 있다.The first fluctuating low-resistance region VL1, the second fluctuating low-resistance region VL2, and the third fluctuating low-resistance region VL3 are regions formed in the
구체적으로 제1 변동 저저항 영역(VL1), 제2 변동 저저항 영역(VL2) 및 제3 변동 저저항 영역(VL3)은 활성층(21)의 영역 중 제1 변동 저저항 영역(VL1), 제2 변동 저저항 영역(VL2) 및 제3 변동 저저항 영역(VL3)과 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮아진 영역이다.Specifically, the first fluctuating low-resistance region VL1, the second fluctuating low-resistance region VL2, and the third fluctuating low-resistance region VL3 are among the regions of the
또한, 인가 전극(22)을 통한 제1 변동 저저항 영역(VL1), 제2 변동 저저항 영역(VL2) 및 제3 변동 저저항 영역(VL3)을 형성한 후에, 인가 전극(22)을 통한 전기장을 제거하여도, 예를들면 전압을 제거하여도 활성층(21)의 분극 상태는 유지되므로 제1 변동 저저항 영역(VL1), 제2 변동 저저항 영역(VL2) 및 제3 변동 저저항 영역(VL3)은 유지되고, 전류의 패쓰를 형성한 상태를 유지할 수 있다.In addition, after forming the first fluctuating low resistance region VL1, the second fluctuating low-resistance region VL2 and the third fluctuating low-resistance region VL3 through the
이를 통하여 다양한 전자 회로를 구성할 수 있다. 예를들면 하나 이상의 데이터를 저장할 수 있는 메모리 소자의 적어도 일부를 구성할 수 있다.Through this, various electronic circuits can be configured. For example, at least a portion of a memory device capable of storing one or more data may be configured.
변동 저저항 영역(VL1, VL2, VL3)은 높이(HVL)을 갖고, 이러한 높이(HVL)은 활성층(21)의 전체의 두께에 대응될 수 있다.The variable low resistance regions VL1, VL2, and VL3 have a height HVL, and this height HVL may correspond to the overall thickness of the
활성층(21)은 제1 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역(21F1, 21F3)을 포함할 수 있고, 변동 저저항 영역(VL1, VL2, VL3)은 이러한 제1 분극 영역(21F1, 21F3)의 경계에 형성될 수 있다.The
또한, 제1 분극 영역(21F1, 21F3)에 인접하도록 제2 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(21R1, 21R2)을 포함할 수 있고, 변동 저저항 영역(VL)은 이러한 제2 분극 영역(21R1, 21R2)의 경계에 형성될 수 있다. 제2 방향은 적어도 제1 방향과 상이한 방향일 수 있고, 예를들면 제1 방향과 반대 방향일 수 있다.In addition, second polarization regions 21R1 and 21R2 having a second polarization direction may be included so as to be adjacent to the first polarization regions 21F1 and 21F3, and the variable low resistance region VL is the second polarization region 21R1. , 21R2). The second direction may be at least different from the first direction, for example, may be a direction opposite to the first direction.
예를들면 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 제1 분극 영역(21F1)과 제2 분극 영역(21R1)의 사이에 형성될 수 있다.For example, the first variable low resistance region VL1 may be formed between the first polarization region 21F1 and the second polarization region 21R1.
또한, 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 제1 분극 영역(21F1)과 제2 분극 영역(21R2)의 사이에 형성될 수 있다.In addition, the second variable low resistance region VL2 may be formed between the first polarization region 21F1 and the second polarization region 21R2.
또한 제3 변동 저저항 영역(VL3)은 제1 분극 영역(21F3)과 제2 분극 영역(21R2)의 사이에 형성될 수 있다.In addition, the third low-variation resistance region VL3 may be formed between the first polarization region 21F3 and the second polarization region 21R2.
도 7a 내지 도 7d는 도 5의 전자 회로 관련, 전류 경로 범위 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.7A to 7D are diagrams for explaining a method of controlling a current path range in relation to the electronic circuit of FIG. 5.
도 7a를 참조하면, 활성층(21)은 제2 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(21R)을 포함할 수 있다. 선택적 실시예로서 인가 전극(22)을 통한 초기화 전기장을 인가하여 도 7a와 같은 활성층(21)의 분극 상태를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 7A, the
그리고 나서 도 7b를 참조하면, 활성층(21)에 제1 분극 영역(21F)이 형성된다. 구체적 예로서 인가 전극(22)의 폭에 대응하도록 인가 전극(22)과 중첩된 영역에 우선 제1 분극 영역(21F)이 형성된 후에 수평 방향으로 성장하여 도 7b와 같은 상태를 형성할 수 있다. 또한, 도 7a의 제1 분극 영역(21R)은 축소되어 도 7b와 같은 형태의 제1 분극 영역(21R1)으로 변할 수 있다.Then, referring to FIG. 7B, a
제1 분극 영역(21F)과 제2 분극 영역(21R1)의 사이에 제1 변동 저저항 영역(VL1)이 형성될 수 있다.A first variable low resistance region VL1 may be formed between the
그리고 나서 도 7c를 참조하면 도 7b와 반대 방향의 전기장을 인가하여 제1 분극 영역(21F)의 일부의 영역의 분극 방향을 제2 방향의 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(21R2)으로 변환할 수 있다. 예를들면 제1 분극 영역(21F)의 제1 분극 방향과 반대 방향인 제2 방향의 분극 방향을 갖는 제2 분극 영역(21R2)이 형성될 수 있다.Then, referring to FIG. 7C, the polarization direction of a portion of the
또한, 이를 통하여 도 7b의 제1 분극 영역(21F)은 크기가 축소되어 도 7c에 도시된 형태의 제1 분극 영역(21F1)로 변할 수 잇다.In addition, through this, the size of the
이러한 제2 분극 영역(21R2)과 제1 분극 영역(21F1)의 사이에 제2 변동 저저항 영역(VL2)이 형성될 수 있다.A second variable low resistance region VL2 may be formed between the second polarization region 21R2 and the first polarization region 21F1.
이러한 분극 상태를 유지하므로 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 그대로 유지될 수 있다.Since the polarization state is maintained, the first fluctuating low resistance region VL1 may be maintained as it is.
그리고 나서 도 7d를 참조하면, 도 7c와 반대 방향의 전기장을 인가하여 제2 분극 영역(21R2)의 일부의 영역의 분극 방향을 제1 방향의 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역(21F3)으로 변환할 수 있다. 예를들면 제2 분극 영역(21R2)의 제2 분극 방향과 반대 방향인 제1 방향의 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역(21F3)이 형성될 수 있다.Then, referring to FIG. 7D, the polarization direction of a portion of the second polarization region 21R2 is converted into a first polarization region 21F3 having a polarization direction in the first direction by applying an electric field in the opposite direction to that of FIG. 7C. can do. For example, a first polarization region 21F3 having a polarization direction in a first direction opposite to the second polarization direction of the second polarization region 21R2 may be formed.
또한, 이를 통하여 도 7c의 제2 분극 영역(21R2)은 크기가 축소되어 도 7d에 도시된 형태의 제2 분극 영역(21R2)으로 변할 수 있다. In addition, through this, the size of the second polarization region 21R2 of FIG. 7C may be reduced to change into the second polarization region 21R2 of the shape shown in FIG. 7D.
이러한 제2 분극 영역(21R2)과 제1 분극 영역(21F3)의 사이에 제3 변동 저저항 영역(VL3)이 형성될 수 있다.A third variable low resistance region VL3 may be formed between the second polarization region 21R2 and the first polarization region 21F3.
이러한 분극 상태를 유지하므로 제1 변동 저저항 영역(VL1) 및 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 그대로 유지되고, 이와 함께 제3 변동 저저항 영역(VL3)이 추가될 수 있다.Since the polarization state is maintained, the first fluctuating low-resistance region VL1 and the second fluctuating low-resistance region VL2 are maintained as they are, and a third fluctuating low-resistance region VL3 may be added thereto.
본 실시예는 인가 전극을 통하여 활성층에 전기장을 가하여 활성층에 제2 분극 방향과 다른 제1 분극 방향을 갖는 제1 분극 영역을 형성하고, 이러한 제1 분극 영역과 제2 분극 영역의 사이의 경계에 해당하는 변동 저저항 영역을 형성할 수 있다. 이러한 변동 저저항 영역은 저항이 낮은 영역으로서 저항이 감소한 영역으로서 전류의 패쓰가 될 수 있어 전자 회로를 용이하게 형성할 수 있다.In this embodiment, a first polarization region having a first polarization direction different from the second polarization direction is formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode, and at the boundary between the first polarization region and the second polarization region. A corresponding fluctuation low resistance region can be formed. Such a low-variable resistance region is a region having a low resistance and a region having a reduced resistance, and can be a path of a current, so that an electronic circuit can be easily formed.
또한, 본 실시예는 인가 전극을 통한 전기장의 크기를 제어하고, 전기장의 방향을 제어할 수 있고, 이를 통하여 활성층에 대하여 복수의 제1 분극 영역 또는 복수의 제2 분극 영역을 형성할 수 있다. In addition, according to the present embodiment, the magnitude of the electric field through the application electrode can be controlled and the direction of the electric field can be controlled, thereby forming a plurality of first polarization regions or a plurality of second polarization regions with respect to the active layer.
이러한 복수의 제1 분극 영역 또는 복수의 제2 분극 영역들 사이의 경계선에는 복수의 변동 저저항 영역을 형성할 수 있다. 이러한 복수의 변동 저저항 영역의 각각은 전류의 패쓰를 형성할 수 있으므로 다양한 형태와 용도의 전자 회로를 용이하게 생성할 수 있고 제어할 수 있다.A plurality of low-variation resistance regions may be formed at a boundary line between the plurality of first polarization regions or the plurality of second polarization regions. Since each of the plurality of fluctuating low resistance regions can form a path of current, it is possible to easily generate and control electronic circuits of various types and uses.
예를들면 인가 전극을 중심으로 복수의 변동 저저항 영역의 개수를 선택적으로 적용할 수 있어서 다양한 전류 경로를 형성할 수 있고, 이러한 전류 경로에 따른 다양한 데이터를 저장하는 메모리를 구현할 수 있다. For example, since the number of variable low-resistance regions can be selectively applied around the applied electrode, various current paths can be formed, and a memory for storing various data according to the current path can be implemented.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 전자 회로를 도시한 개략적인 평면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.8 is a schematic plan view showing an electronic circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 8.
도 8 및 도 9를 참조하면 본 실시예의 전자 소자(100)는 활성층(110), 인가 전극(120), 변동 저저항 영역(VL) 및 하나 이상의 연결 전극부(131, 132)를 포함할 수 있다.8 and 9, the
활성층(110)은 자발 분극성 재료를 포함할 수 있다. 예를들면 활성층(110)은 절연 재료를 포함하고 강유전성 재료를 포함할 수 있다. 즉, 활성층(110)은 전기장의 존재시 역전될 수 있는 자발적 전기 분극(전기 쌍극자)을 가진 재료를 포함할 수 있다.The
선택적 실시예로서 활성층(110)은 페로브스카이트 계열 물질을 포함할 수 있고, 예를들면 BaTiO3, SrTiO3, BiFe3, PbTiO3, PbZrO3, SrBi2Ta2O9을 포함할 수 있다.As an alternative embodiment the
또한 다른 예로서 활성층(110)은 ABX3 구조로서, A는 CnH2n+1의 알킬기, 및 페로브스카이트 태양전지 구조형성이 가능한 Cs, Ru 등의 무기물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, B는 Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, 및 Ce으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, X는 할로겐 물질을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서 활성층(110)은 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, 또는 (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x (0≤x, y≤1)를 포함할 수 있다.In addition, as another example, the
기타 다양한 강유전성 재료를 이용하여 활성층(110)을 형성할 수 있는 바에 이에 대한 모든 예시의 설명은 생략한다. 또한 활성층(110)을 형성 시 강유전성 재료에 기타 다양한 물질을 도핑을 하여 부가적인 기능을 포함하거나 전기적 특성의 향상을 진행할 수도 있다.Since the
활성층(110)은 자발 분극성을 갖고, 전기장의 인가에 따라 분극의 정도와 방향을 제어할 수 있다. 또한, 활성층(110)은 가해준 전기장이 제거되어도 분극 상태를 유지할 수 있다.The
인가 전극(120)은 활성층(110)에 전기장을 인가할 수 있도록 형성될 수 있고, 예를들면 전압을 활성층(110)에 인가할 수 있다.The
선택적 실시예로서 인가 전극(120)은 활성층(110)의 상면에 접하도록 형성될 수 있다.As an alternative embodiment, the
또한, 인가 전극(120)은 활성층(110)에 다양한 크기의 전압을 인가할 수 있고 전압 인가의 시간을 제어할 수 있도록 형성될 수 있다. In addition, the
선택적 실시예로서 인가 전극(120)은 게이트 전극일 수 있다.As an alternative embodiment, the
예를들면 인가 전극(120)은 전원(미도시) 또는 전원 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.For example, the
인가 전극(120)은 다양한 재료를 포함할 수 있고, 전기적 도전성이 높은 재료를 포함할 수 있다. 예를들면 다양한 금속을 이용하여 인가 전극(120)을 형성할 수 있다.The
예를들면 인가 전극(120)은 알루미늄, 크롬, 티타늄, 탄탈, 몰리브덴, 텅스텐, 네오디뮴, 스칸듐 또는 구리를 함유하도록 형성할 수 있다. 또는 이러한 재료들의 합금을 이용하여 형성하거나 이러한 재료들의 질화물을 이용하여 형성할 수도 있다.For example, the
또한 선택적 실시예로서 인가 전극(120)은 적층체 구조를 포함할 수도 있다.In addition, as an optional embodiment, the
연결 전극부(131, 132)는 하나 이상의 전극 부재를 포함할 수 있고, 예를들면 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)를 포함할 수 있다.The
연결 전극부(131, 132)는 활성층(110)상에 형성될 수 있고, 예를들면 활성층(110)의 상면에 인가 전극(120)과 이격되도록 형성될 수 있고, 선택적 실시예로서 활성층(110)과 접하도록 형성될 수 있다.The
제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)는 다양한 도전성 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 예를들면 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)는 알루미늄, 크롬, 구리, 탄탈륨, 티타늄, 몰리브덴 또는 텅스텐을 함유하도록 형성할 수 있다.The first
선택적 실시예로서 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)는 복수의 도전층을 적층한 구조를 포함할 수 있다.As an optional embodiment, the first
선택적 실시예로서 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)은 도전성의 금속 산화물을 이용하여 형성할 수 있고, 예를들면 산화 인듐(예, In2O3), 산화 주석(예, SnO2), 산화 아연(예, ZnO), 산화 인듐 산화 주석 합금(예, In2O3―SnO2) 또는 산화 인듐 산화 아연 합금(예, In2O3―ZnO)을 함유하도록 형성할 수 있다.As an optional embodiment, the first
선택적 실시예로서 연결 전극부(131, 132)는 전기적 신호의 입출력을 포함하는 단자 부재일 수 있다.As an alternative embodiment, the
또한 구체적 예로서 연결 전극부(131, 132)의 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)는 소스 전극 또는 드레인 전극을 포함할 수 있다.In addition, as a specific example, the first
도 10 내지 도 14는 도 8의 전자 소자의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.10 to 14 are diagrams for explaining the operation of the electronic device of FIG. 8.
도 10은 인가 전극(120)을 통하여 제1 전기장이 인가된 상태를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 절취한 단면도이고, 도 12는 도 11의 K의 확대도이다.10 is a diagram showing a state in which a first electric field is applied through the
도 10 내지 도 14를 참조하면 인가 전극(120)을 통하여 제1 전기장이 활성층(110)에 인가되면 활성층(110)의 적어도 일 영역은 분극 영역(110F)을 포함할 수 있다.10 to 14, when a first electric field is applied to the
이러한 분극 영역(110F)은 인가 전극(120)을 중심으로 인가 전극(120)을 둘러싸는 형태일 수 있다. 분극 영역(110F)은 경계선을 가질 수 있다.The
제1 변동 저저항 영역(VL1)은 이러한 경계선의 측면에 대응하는 영역에 형성될 수 있다. 도 10을 참조하면 인가 전극(120)을 중심으로 인가 전극(120)을 둘러싸는 선형으로 형성될 수 있다.The first low fluctuation resistance region VL1 may be formed in a region corresponding to the side of the boundary line. Referring to FIG. 10, the
예를들면 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 인가 전극(120)을 둘러싸도록 일 방향으로 제1 폭(WVL1)을 가질 수 있다.For example, the first variable low resistance region VL1 may have a first width WVL1 in one direction so as to surround the
또한, 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 분극 영역(110F)의 경계선의 측면 전체에 대응하도록 형성될 수 있고, 분극 영역(110F)의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 두께(TVL1)을 가질 수 있다. In addition, the first variable low-resistance region VL1 may be formed to correspond to the entire side surface of the boundary line of the
선택적 실시예로서 이러한 두께(TVL1)는 0.1 내지 0.3 나노미터일 수 있다.As an optional embodiment, this thickness (TVL1) may be 0.1 to 0.3 nanometers.
선택적 실시예로서 인가 전극(120)을 통하여 제1 전압이 활성층(110)에 인가되기 전에 초기화 전기장을 활성층(110)에 인가하는 과정을 진행할 수 있다.As an alternative embodiment, a process of applying an initialization electric field to the
이러한 초기화 전기장을 활성층(110)에 인가하는 과정을 통하여 활성층(110)의 영역을 분극 영역(110F)과 상이한 방향의 분극, 예를들면 반대 방향의 분극 영역으로 모두 전환하는 단계를 포함할 수 있다.The process of applying such an initializing electric field to the
그리고 나서, 이와 반대 방향의 전기장을 가하여 일 영역에 분극 영역(110F)을 형성할 수 있다.Then, the
활성층(110)의 분극 영역(110F)의 경계에 형성된 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 활성층(110)의 다른 영역에 비하여 저항이 낮은 영역으로 변할 수 있다. 예를들면 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 활성층(110)의 분극 영역(110F) 및 제1 변동 저저항 영역(VL1)의 주변의 활성층(110)의 영역보다 낮은 저항을 가질 수 있다.The first variable low resistance region VL1 formed at the boundary of the
이를 통하여 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 전류의 통로를 형성할 수 있다.Through this, the first fluctuating low resistance region VL1 may form a current path.
선택적 실시예로서 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 활성층(110)에 구비된 복수의 도메인 월의 일 영역에 대응될 수 있다.As an alternative embodiment, the first variable low resistance region VL1 may correspond to a region of a plurality of domain walls provided in the
또한, 이러한 제1 변동 저저항 영역(VL1)은 활성층(110)의 분극 영역(110F)의 분극 상태가 유지되면 계속 유지될 수 있다. 즉, 인가 전극(120)을 통하여 활성층(110)에 인가된 제1 전압을 제거하여도 변동 저저항 영역(VL1)의 상태, 즉 저저항 상태는 유지될 수 있다.In addition, the first fluctuating low resistance region VL1 may be maintained as long as the polarization state of the
도 10 및 도 11에 도시한 것과 같이 제1 변동 저저항 영역(VL1)을 통하여 전류의 통로가 형성될 수 있다. 다만, 연결 전극부(131, 132)가 제1 변동 저저항 영역(VL1)에 대응되지 않으므로 연결 전극부(131, 132)를 통한 전류의 흐름은 발생하지 않을 수 있다.As shown in FIGS. 10 and 11, a current path may be formed through the first fluctuating low resistance region VL1. However, since the
도 13은 인가 전극(120)을 통하여 제1 전기장을 일정시간 더 유지한 상태를 도시한 도면이고, 도 14는 도 13의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 절취한 단면도이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the first electric field is further maintained for a predetermined period of time through the
도 13 및 도 14를 참조하면 인가 전극(120)을 통한 제1 전기장의 유지 시간이 길어져, 도 10 및 도 11의 분극 영역(110F)이 수평 방향으로 이동하여 분극 영역(110F)이 커지고 그에 따라 제1 변동 저저항 영역(VL1)보다 큰 제2 변동 저저항 영역(VL2) 이 형성될 수 있다.13 and 14, the holding time of the first electric field through the
예를들면 도 10 및 도 11에서 인가한 전압을 일정 시간 동안 계속적으로 유지하여 도 13 및 도 14와 같은 구조를 형성할 수 있다.For example, by continuously maintaining the voltage applied in FIGS. 10 and 11 for a predetermined period of time, a structure as shown in FIGS. 13 and 14 may be formed.
분극 영역(110F)은 인가 전극(120)을 중심으로 인가 전극(120)을 둘러싸는 형태일 수 있다. 분극 영역(110F)은 경계선을 가질 수 있다. 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 이러한 분극 영역(110F)의 경계선의 측면에 대응하는 영역에 형성될 수 있다. 도 13을 참조하면 인가 전극(120)을 중심으로 인가 전극(120)을 둘러싸는 선형으로 형성될 수 있다.The
예를들면 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 인가 전극(120)을 둘러싸도록 일 방향으로 제2 폭(WVL2)을 가질 수 있고, 제2 폭(WVL2)은 제1 폭(WVL1)보다 클 수 있다. 즉, 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 인가 전극(120)을 일주(一周)할 수 있다.For example, the second variable low resistance region VL2 may have a second width WVL2 in one direction to surround the applied
또한, 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 분극 영역(110F)의 경계선의 측면 전체에 대응하도록 형성될 수 있고, 분극 영역(110F)의 측면으로부터 멀어지는 방향으로 두께를 가질 수 있고, 선택적 실시예로서 이러한 두께는 0.1 내지 0.3 나노미터일 수 있다.In addition, the second fluctuating low resistance region VL2 may be formed to correspond to the entire side of the boundary line of the
활성층(110)의 분극 영역(110F)의 경계에 형성된 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(110)의 다른 영역에 비하여 저항이 낮은 영역으로 변할 수 있다. 예를들면 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(110)의 분극 영역(110F) 및 제2 변동 저저항 영역(VL2)의 주변의 활성층(110)의 영역보다 낮은 저항을 가질 수 있다. 즉, 활성층(110)의 분극 영역(110F)의 경계에 형성된 제2 변동 저저항 영역(VL2)의 저항은 분극 영역(110F) 중 제2 변동 저저항 영역(VL2) 내측 부분의 저항보다 낮다. 그리고 제2 변동 저저항 영역(VL2)의 저항은 활성층(110) 중 제2 변동 저저항 영역(VL2) 외측 부분의 저항보다 낮을 수 있다.The second variable low-resistance region VL2 formed at the boundary of the
이를 통하여 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 전류의 통로를 형성할 수 있다.Through this, the second fluctuation low resistance region VL2 may form a current path.
선택적 실시예로서 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(110)에 구비된 복수의 도메인 월의 일 영역에 대응될 수 있다.As an alternative embodiment, the second variable low resistance region VL2 may correspond to a region of a plurality of domain walls provided in the
또한, 이러한 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(110)의 분극 상태가 유지되면 계속 유지될 수 있다. 즉, 인가 전극(120)을 통하여 활성층(110)에 인가된 제2 전압을 제거하여도 제2 변동 저저항 영역(VL2)의 상태, 즉 저저항 상태는 유지될 수 있다.In addition, the second fluctuating low resistance region VL2 may be maintained as long as the polarization state of the
그러므로 제2 변동 저저항 영역(VL2)을 통하여 전류의 통로가 형성될 수 있다. Therefore, a current path may be formed through the second fluctuation low resistance region VL2.
또한, 구체적인 예로서 연결 전극부(131, 132)가 제2 변동 저저항 영역(VL2)에 대응되도록 형성되고, 예를들면 연결 전극부(131, 132)의 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)가 서로 이격된 채 제2 변동 저저항 영역(VL2)의 상면과 접하도록 배치될 수 있다.In addition, as a specific example, the
이를 통하여 연결 전극부(131, 132)의 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)를 통하여 전류가 흐를 수 있다.Through this, current may flow through the first
또한, 다양한 전기적 신호를 발생할 수 있다. 예를들면 도 13 및 도 14 상태에서의 전기장을 더 지속적으로 인가할 경우, 즉 인가 시간이 증가할 경우 제2 변동 저저항 영역(VL2)은 더 이동하여 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)을 벗어날 수 있다. 이에 따라 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)를 통해서 전류가 흐르지 않을 수 있다.In addition, various electrical signals may be generated. For example, when the electric field in the states of FIGS. 13 and 14 is more continuously applied, that is, when the application time increases, the second fluctuating low resistance region VL2 further moves and 2 It may escape from the
또한, 선택적 실시예로서 활성층(110)의 전체에 대한 초기화 과정을 진행할 수도 있다. In addition, as an optional embodiment, an initialization process for the entire
그리고 나서 다시 인가 전극(120)을 통하여 활성층(110)에 전기장을 인가할 경우 연결 전극부(131, 132)의 제1 연결 전극 부재(131) 및 제2 연결 전극 부재(132)에 전류가 흐를 수 있다.Then, when an electric field is applied to the
본 실시예의 전자 회로는 인가 전극을 통하여 활성층에 다양한 크기의 전압을 인가할 수 있고, 인가되는 시간을 제어할 수 있다.In the electronic circuit of the present embodiment, voltages of various sizes can be applied to the active layer through the application electrode, and the applied time can be controlled.
이를 통하여 원하는 크기의 영역으로 활성층에 분극 영역을 형성할 수 있고, 이러한 분극 영역의 경계에 변동 저저항 영역을 형성할 수 있다.Through this, a polarization region may be formed in the active layer with a region having a desired size, and a variable low resistance region may be formed at the boundary of the polarization region.
이러한 변동 저저항 영역에 대응하도록, 예를들면 접하도록 연결 전극부를 형성할 경우 연결 전극부를 통하여 전류가 흐를 수 있고, 전압을 제거하여도 강유전성 재료를 함유하는 활성층은 분극 상태를 유지할 수 있고 이에 따라 그 경계의 변동 저저항 영역도 유지될 수 있어 전류가 계속 흐를 수 있다.When the connection electrode part is formed to correspond to such a fluctuating low resistance region, for example, to make contact, current may flow through the connection electrode part, and even if the voltage is removed, the active layer containing the ferroelectric material may maintain a polarized state. The fluctuating low-resistance region of the boundary can also be maintained, so that current can continue to flow.
또한, 변동 저저항 영역을 분극 영역으로 변하도록 인가 전극을 통하여 전압을 활성층에 인가할 수 있고, 이를 통하여 전류가 흐르던 연결 전극부에는 전류가 흐르지 않게 된다.In addition, a voltage may be applied to the active layer through the application electrode so that the variable low-resistance region is changed into a polarization region, and the current does not flow through the connection electrode portion through which the current flows.
이러한 인가 전극의 전압을 제어하여 전류의 흐름을 제어할 수 있고, 이러한 전류의 흐름의 제어를 통하여 전자 회로는 다양한 용도에 이용될 수 있다. By controlling the voltage of the applied electrode, the flow of current can be controlled, and the electronic circuit can be used for various purposes through the control of the current flow.
선택적 실시예로서 전자 회로는 메모리로 사용할 수 있다.As an alternative embodiment, the electronic circuit can be used as a memory.
예를들면 전류의 흐름을 1, 흐르지 않음을 0이라고 정의하여 메모리로 사용할 수 있고, 구체적 예로서 전압 제 거시에도 전류가 흐를 수 있는 바 비휘발성 메모리로도 사용할 수 있다.For example, it can be used as a memory by defining the flow of current as 1 and not flowing as 0, and as a specific example, since current can flow even when the voltage is removed, it can also be used as a nonvolatile memory.
또한, 전자 회로는 다양한 신호를 생성하여 전달하는 회로부를 구성할 수 있고, 스위칭 소자로도 사용될 수 있다.In addition, the electronic circuit may constitute a circuit unit that generates and transmits various signals, and may also be used as a switching element.
또한, 그 밖에 전기적 신호의 제어를 요하는 부분에 간단한 구조로 적용할 수 있으므로 가변 회로, CPU, 바이오 칩 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.In addition, since it can be applied in a simple structure to other parts requiring control of electrical signals, it can be applied to various fields such as variable circuits, CPUs, and biochips.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.15 is a schematic cross-sectional view showing an electronic device according to another embodiment of the present invention.
본 실시예의 전자 소자(200)는 활성층(210), 인가 전극(220), 변동 저저항 영역(VL2) 및 하나 이상의 연결 전극부(231, 232)을 포함할 수 있다. 활성층(210)은 자발 분극성을 갖고, 전기장의 인가에 따라 분극의 정도와 방향을 제어할 수 있다. 또한, 활성층(210)은 가해준 전기장이 제거되어도 분극 상태를 유지할 수 있다. The
활성층(210)은 자발 분극성 재료를 포함할 수 있다. 예를들면 활성층(210)은 절연 재료를 포함하고 강유전성 재료를 포함할 수 있다. 즉, 활성층(210)은 전기장의 존재시 역전될 수 있는 자발적 전기 분극(전기 쌍극자)을 가진 재료를 포함할 수 있다.The
선택적 실시예로서 활성층(210)은 페로브스카이트 계열 물질을 포함할 수 있고, 예를들면 BaTiO3, SrTiO3, BiFe3, PbTiO3, PbZrO3, SrBi2Ta2O9을 포함할 수 있다.The
또한 다른 예로서 활성층(210)은 ABX3 구조로서, A는 CnH2n+1의 알킬기, 및 페로브스카이트 태양전지 구조형성이 가능한 Cs, Ru 등의 무기물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, B는 Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, 및 Ce으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, X는 할로겐 물질을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서 활성층(11)은 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, 또는 (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x (0≤x, y≤1)를 포함할 수 있다. In addition, as another example, the
기타 다양한 강유전성 재료를 이용하여 활성층(210)을 형성할 수 있는 바 이에 대한 모든 예시의 설명은 생략한다. 또한 활성층(210)을 형성 시 강유전성 재료에 기타 다양한 물질을 도핑을 하여 부가적인 기능을 포함하거나 전기적 특성의 향상을 진행할 수도 있다.Since the
활성층(210)은 자발 분극성을 갖고, 전기장의 인가에 따라 분극의 정도와 방향을 제어할 수 있다. 또한, 활성층(210)은 가해준 전기장이 제거되어도 분극 상태를 유지할 수 있다.The
인가 전극(220)은 활성층(210)에 전기장을 인가할 수 있도록 형성될 수 있고, 예를들면 전압을 활성층(210)에 인가할 수 있다. 인가 전극(220)은 활성층(210)에 전기장을 인가할 수 있도록 형성될 수 있고, 예를들면 전압을 활성층(210)에 인가할 수 있다. 선택적 실시예로서 인가 전극(220)은 활성층(210)의 상면에 접하도록 형성될 수 있다. 인가 전극(220)의 구체적 설명은 전술한 실시예에서 설명한 바와 동일 또는 이와 유사하게 적용할 수 있는 바 생략한다.The
인가 전극(220)을 통하여 제1 전기장이 활성층(210)에 인가되면 활성층(210)의 적어도 일 영역은 분극 영역(210F)을 포함할 수 있고, 이러한 분극 영역(210F)은 인가 전극(220)을 중심으로 인가 전극(220)을 둘러싸는 형태일 수 있다. 또한 이러한 분극 영역(210F)은 경계선을 가질 수 있다.When the first electric field is applied to the
변동 저저항 영역(VL2)은 이러한 분극 영역(210F)의 경계선의 측면에 대응하는 영역에 형성될 수 있다. The variable low resistance region VL2 may be formed in a region corresponding to a side surface of the boundary line of the
이러한 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(210)의 다른 영역에 비하여 저항이 낮은 영역으로 변할 수 있다. The variable low resistance region VL2 may be changed to a region having a lower resistance than other regions of the
예를들면 변동 저저항 영역(VL2)을 사이에 두고 활성층(210)의 일 영역과 이와 마주하는 영역의 분극 방향은 반대일 수 있다.For example, a polarization direction of a region of the
구체적 예로서 인가 전극(220)과 중첩되는 분극 영역(210F)의 분극 방향과 변동 저저항 영역(VL2)을 사이에 두고 인접한 활성층(210)의 다른 영역(도 15에서 분극 영역(210F)의 외측의 영역)의 분극 방향은 서로 반대 방향일 수 있다.As a specific example, the polarization direction of the
변동 저저항 영역(VL2)은 낮은 저항을 갖는 영역으로서 전류의 통로를 형성할 수 있다.The fluctuation low resistance region VL2 is a region having a low resistance and may form a current path.
선택적 실시예로서 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(210)에 구비된 복수의 도메인 월의 일 영역에 대응될 수 있다.As an alternative embodiment, the variable low resistance region VL2 may correspond to a region of a plurality of domain walls provided in the
또한, 이러한 변동 저저항 영역(VL2)은 활성층(210)의 분극 영역(210F)의 분극 상태가 유지되면 계속 유지될 수 있다. 즉, 인가 전극(220)을 통하여 활성층(210)에 인가된 제1 전압을 제거하여도 변동 저저항 영역(VL2)의 상태, 즉 저저항 상태는 유지될 수 있다.In addition, the variability low resistance region VL2 may be maintained continuously as long as the polarization state of the
연결 전극부(231, 232)는 하나 이상의 전극 부재를 포함할 수 있고, 예를들면 제1 연결 전극 부재(231) 및 제2 연결 전극 부재(232)를 포함할 수 있다.The
연결 전극부(231, 232)는 활성층(210)과 중첩되고 인가 전극(220)과 이격되도록 형성될 수 있다.The
제1 연결 전극 부재(231) 및 제2 연결 전극 부재(232)는 다양한 도전성 재료를 이용하여 형성할 수 있다. The first
선택적 실시예로서 제1 연결 전극 부재(231) 및 제2 연결 전극 부재(232)는 전기적 신호의 입출력을 포함하는 단자 부재일 수 있다.As an optional embodiment, the first
또한 구체적 예로서 제1 연결 전극 부재(231) 및 제2 연결 전극 부재(232)는 는 소스 전극 또는 드레인 전극을 포함할 수 있고, 제1 연결 전극 부재(231)이 소스 전극이고 제2 연결 전극 부재(232)이 드레인 전극일 수 있다.In addition, as a specific example, the first
도 16a 내지 도 16c는 본 실시예의 전자 소자의 각 영역의 에너지 준위를 개략적으로 도시한 도면이다.16A to 16C are diagrams schematically showing energy levels in each region of the electronic device of the present embodiment.
도 16a는 도 15의 전자 소자부의 각 영역의 에너지 준위를 개략적으로 도시한 도면이다.16A is a diagram schematically illustrating energy levels of each region of the electronic device of FIG. 15.
도 16a를 참조하면 금속과 같은 도전성이 높은 재료의 제1 연결 전극 부재(231) 및 제2 연결 전극 부재(232)의 에너지 준위, 예를들면 페르미 에너지 준위(Ef)가 도시되어 있고, 에너지 밴드갭을 갖는 활성층(210P)의 에너지 준위가 도시되어 있다. Referring to FIG. 16A, energy levels of the first
예를들면 도 16a는 별도의 불순물이 도핑되지 않은 상태의 활성층(210P)의 에너지 준위를 나타내는 것일 수 있다.For example, FIG. 16A may represent an energy level of the active layer 210P in a state in which a separate impurity is not doped.
이러한 활성층(210P)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 활성층(210P)에 도핑하여 에너지 밴드갭의 값을 제어할 수 있다.The active layer 210P may be doped with an impurity, for example, a transition metal. The transition metal may be doped into the active layer 210P to control the energy band gap.
예를들면 도 16b를 참조하면, 도 16a에 비하여 활성층(210(L))의 에너지 밴드갭의 값이 감소한 것이 도시되어 있고, 구체적으로 전이 금속을 도핑한 활성층(201(L))의 에너지 밴드갭을 나타낸다.For example, referring to FIG. 16B, it is shown that the value of the energy band gap of the active layer 210(L) is decreased compared to FIG. 16A. Specifically, the energy band of the active layer 201(L) doped with a transition metal Indicates the gap.
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다. Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 도 16c를 참조하면, 도 16a에 비하여 활성층(210(H))의 에너지 밴드갭의 값이 증가한 것이 도시되어 있고, 구체적으로 전이 금속을 도핑한 활성층(201(H))의 에너지 밴드갭을 나타낸다.In addition, referring to FIG. 16C as another example, it is shown that the value of the energy band gap of the active layer 210 (H) is increased compared to that of FIG. 16A. Specifically, the energy of the active layer 201 (H) doped with a transition metal It represents the band gap.
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be increased and the Off current value can be decreased.
이러한 도핑에 사용되는 전이 금속은 일정 농도 이하로 활성층(210)에 도핑되어 활성층(210)의 구조의 적어도 일부를 변형하여 전기적 저항이 증가할 수 있고, 일정한 농도 이상으로 활성층(210)에 도핑되어 캐리어를 유도하여 전기적 저항이 감소할 수 있다.The transition metal used for such doping is doped in the
<문의사항> <Inquiry>
1. 상기 도핑에 사용되는 전이 금속 알려주시기 바랍니다.1. Please tell me the transition metal used for the above doping.
(모든 전이 금속이 포함되는 것인지 아니면 바람직한 재료가 있는지..)(Does all transition metals be included or is there a desirable material?)
2. 대략 어느정도까지 도핑되면 비저항 증가되고, 어느 정도 이상 도핑되면 저항 감소하는지2. About how much doping, the specific resistance increases, and more than how much doping, the resistance decreases?
이러한 활성층(210)에 대한 전이 금속의 도핑 제어를 통하여 전자 소자의 다른 재료나 구조의 변경을 크게 하지 않으면서 전자 소자의 비저항을 감소하여 전자 소자의 효율을 향상할 수 있다.By controlling the doping of the transition metal to the
또한, 다른 예로서 전이 금속의 도핑 제어를 통하여 전자 소자의 비저항을 증가하고 오프 전류값을 감소한 원하는 전기적 특성을 갖는 전자 소자를 용이하게 구현할 수 있다.In addition, as another example, it is possible to easily implement an electronic device having desired electrical characteristics in which the specific resistance of the electronic device is increased and the off-current value is decreased through the doping control of the transition metal.
본 실시예의 전자 소자는 인가 전극을 통한 전압의 인가로 활성층에 일 방향으로 분극 방향을 갖는 분극 영역을 형성하고, 분극 영역의 경계에 변동 저저항 영역을 형성할 수 있다. 예를들면 활성층의 영역 중 변동 저저항 영역을 경계로 한쪽은 일 방향의 분극 방향을 갖고, 이와 다른 한편은 반대 방향의 분극 방향을 가질 수 있다.In the electronic device of the present embodiment, a polarization region having a polarization direction in one direction may be formed on the active layer by application of a voltage through the application electrode, and a variable low resistance region may be formed at the boundary of the polarization region. For example, one side of the active layer may have a polarization direction in one direction and the other side may have a polarization direction in the opposite direction based on the low-variability region of the active layer.
변동 저저항 영역은 저항이 낮아진 영역으로서 제1 연결 전극 부재 및 제2 연결 전극 부재를 통한 전류의 흐름이 형성될 수 있다.The low fluctuation resistance region is a region in which resistance is lowered, and a current flow through the first connection electrode member and the second connection electrode member may be formed.
이 때 활성층에 대하여 전이 금속을 도핑할 수 있고, 활성층의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소할 수 있다.In this case, the active layer may be doped with a transition metal, and the energy band gap of the active layer may be increased or decreased.
이를 통하여 전자 소자의 저항을 감소하여 효율적 전자 소자 구조를 용이하게 구현할 수 있고, 또한 이와 반대로 비저항을 증가하여 원하는 저항값을 갖는 최적의 전자 소자를 용이하게 설계할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement an efficient electronic device structure by reducing the resistance of the electronic device, and on the contrary, by increasing the specific resistance, it is possible to easily design an optimal electronic device having a desired resistance value.
도 17은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 단면도이다.17 is a schematic cross-sectional view showing an electronic device according to another embodiment of the present invention.
본 실시예의 전자 소자(200")는 활성층(210"), 인가 전극(220"), 변동 저저항 영역(VL) 및 하나 이상의 연결 전극부(231", 232")을 포함할 수 있다. 인가 전극(220")은 활성층(210")의 일면에 형성될 수 있고, 예를들면 일면과 접하도록 형성될 수 있다.The
연결 전극부(231", 232")의 제1 연결 전극 부재(231") 및 제2 연결 전극 부재(232")는 활성층(210")의 일면을 향하도록 형성될 수 있고, 예를들면 인가 전극(220")이 형성되는 일면의 반대면을 향하도록 배치될 수 있다.The first
인가 전극(220")을 통하여 제1 전기장이 활성층(210")에 인가되면 활성층(210")의 적어도 일 영역은 분극 영역(210F')을 포함할 수 있고, 이러한 분극 영역(210F')은 인가 전극(220")을 중심으로 인가 전극(220")을 둘러싸는 형태일 수 있다. 또한 이러한 분극 영역(210F')은 경계선을 가질 수 있다.When a first electric field is applied to the
변동 저저항 영역(VL)은 이러한 경계선의 측면에 대응하는 영역에 형성될 수 있다. 이러한 변동 저저항 영역(VL)은 활성층(210")의 다른 영역에 비하여 저항이 낮은 영역으로 변할 수 있다. The fluctuation low resistance region VL may be formed in a region corresponding to the side of the boundary line. The variable low resistance region VL may be changed to a region having a lower resistance than other regions of the
예를들면 변동 저저항 영역(VL)을 사이에 두고 활성층(210")의 일 영역과 이와 마주하는 영역의 분극 방향은 반대일 수 있다.For example, a polarization direction of a region of the
구체적 예로서 인가 전극(220")과 중첩되는 분극 영역(210F")의 분극 방향과 변동 저저항 영역(VL)을 사이에 두고 인접한 활성층(210")의 다른 영역(도 17에서 분극 영역(210F')의 외측의 영역)의 분극 방향은 서로 반대 방향일 수 있다.As a specific example, the polarization direction of the
변동 저저항 영역(VL)은 낮은 저항을 갖는 영역으로서 전류의 통로를 형성할 수 있다.The fluctuation low resistance region VL is a region having a low resistance and may form a current path.
선택적 실시예로서 변동 저저항 영역(VL)은 활성층(210")에 구비된 복수의 도메인 월의 일 영역에 대응될 수 있다.As an alternative embodiment, the variable low resistance region VL may correspond to a region of a plurality of domain walls provided in the
또한, 이러한 변동 저저항 영역(VL)은 활성층(210")의 분극 영역(210F')의 분극 상태가 유지되면 계속 유지될 수 있다. 즉, 인가 전극(220")을 통하여 활성층(210")에 인가된 제1 전압을 제거하여도 변동 저저항 영역(VL)의 상태, 즉 저저항 상태는 유지될 수 있다.In addition, the variability low resistance region VL may be maintained as long as the polarization state of the
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(210")에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(210")의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, an impurity, such as a transition metal, may be doped into the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 18은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 전자 소자를 도시한 개략적인 평면도이고, 도 19는 도 18의 VI-VI선을 따라 절취한 단면도이다.18 is a schematic plan view showing an electronic device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 18.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 변동 저저항 영역 기반의 전자 소자(300)는, 활성층(310), 게이트(320), 소스(331), 드레인(332)을 포함할 수 있다. 18 and 19, the
상기 활성층(310)는 전술한 활성층 물질을 포함할 수 있는 데, 예컨대 자발 분극성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면 활성층(310)는 절연 재료를 포함하고 강유전성 재료를 포함할 수 있다. 즉, 활성층(310)는 전기장의 존재 시 역전될 수 있는 자발적 전기 분극(전기 쌍극자)을 가진 재료를 포함할 수 있다.The
선택적 실시예로서 활성층(310)는 페로브스카이트 계열 물질을 포함할 수 있고, 예를 들면 BaTiO3, SrTiO3, BiFe3, PbTiO3, PbZrO3, SrBi2Ta2O9을 포함할 수 있다.As an alternative embodiment the
또한 다른 예로서 활성층(310)는 ABX3 구조로서, A는 CnH2n+1의 알킬기, 및 페로브스카이트 태양전지 구조형성이 가능한 Cs, Ru 등의 무기물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, B는 Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, 및 Ce으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, X는 할로겐 물질을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서 활성층(310)는 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, 또는 (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x (0≤x, y≤1)를 포함할 수 있다.In addition, as another example, the
기타 다양한 강유전성 재료를 이용하여 활성층(310)를 형성할 수 있는 바, 이에 대한 모든 예시의 설명은 생략한다. 또한 활성층(310)를 형성 시 강유전성 재료에 기타 다양한 물질을 도핑하여 부가적인 기능을 포함하거나 전기적 특성의 향상을 진행할 수도 있다.The
활성층(310)는 자발 분극성을 갖고, 전기장의 인가에 따라 분극의 정도와 방향을 제어할 수 있다. 또한, 활성층(310)는 가해준 전기장이 제거되어도 분극 상태를 유지할 수 있다.The
상기 활성층(310)는, X-Y 평면 방향으로 서로 인접하게 위치하고 인가된 전압에 따라 적어도 일정 시간 동안 분극 방향이 상이한 제2 영역(312)과 제1 영역(311)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(311)은 제1 방향의 분극을 가질 수 있는 데, 상기 제1 방향은 활성층(310)의 두께 방향, 즉 제2 영역(312)과 제1 영역(311)이 배치된 방향에 수직한 Z-방향일 수 있다. The
상기 제2 영역(312)은 제1 영역(311)에 대해 두께에 수직한 방향, 즉 X-Y 평면 방향으로 인접하게 위치하는 데, 상기 제2 영역(312)은 선택적으로 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 정렬된 분극을 가질 수 있다.The
상기 활성층(310) 상에는 게이트(320)가 위치할 수 있다. 상기 게이트(320)는 도면에 도시되지는 않았지만 별도의 장치에 연결되어 게이트 신호를 인가 받을 수 있다.A
상기 제1 영역(311)이 제2 영역(312)과는 반대 방향의 분극을 이룰 수 있는 것은, 상기 게이트(320)에 인가되는 전압에 의해 가능해진다.The polarization of the
이렇게 서로 반대되는 방향의 분극을 갖는 제2 영역(312)과 제1 영역(311)의 사이에 변동 저저항 영역(340)이 형성될 수 있다. 상기와 같은 변동 저저항 영역(340)은 제2 영역(312) 및/또는 제1 영역(311)에 비해 저항이 매우 작은 영역이 되며, 이 영역을 통해 전류의 흐름이 형성될 수 있다.In this way, a variable
이러한 변동 저저항 영역(340)은 다음의 일 실시예에 따라 형성될 수 있다.The fluctuation
먼저, 자발 분극성 재료를 포함하는 활성층(310)이 전체적으로 제1 방향의 분극을 갖도록 할 수 있다. 반드시 활성층(310) 전체가 제1 방향의 분극을 갖는 것에 한정되는 것은 아니며, 활성층(310)의 적어도 게이트(320)에 대향되는 일정 면적이 제1 방향의 분극을 가질 수 있다. 선택적으로 이렇게 제1 방향 분극을 갖도록 하는 것은 게이트(320)에 초기화 전기장을 인가하여 형성할 수 있다.First, the
이 상태에서 게이트(320)에 제1 전압을 제1 시간 동안 인가하여 게이트(320)를 통해 활성층(310)에 전기장을 가함에 따라 게이트(320)에 대향되는 일정 면적이 제2 방향으로 분극이 변하게 된다. 분극의 방향이 바뀌도록 게이트(320)에 가하는 전기장은 제1 전압에 의해 조절될 수 있는 데, 즉, 활성층(310)를 형성하는 자발 분극성 재료의 항전기장보다 큰 전기장이 인가되도록 제1 전압을 가할 수 있다. In this state, as a first voltage is applied to the
상기 활성층(310)는 제1 두께(t1)를 갖도록 할 수 있다. 이 때 상기 제1 두께(t1) 전체에 걸쳐 제2 영역(312)이 형성되며, 상기 제1 두께(t1)에 따라 게이트(320)에 인가되는 제1 전압의 크기를 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 두께(t1)와 게이트(320)에 인가되는 제1 전압의 크기는 비례할 수 있다. 즉, 제1 두께(t1)가 두꺼울 경우 제1 전압을 크게 할 수 있다.The
상기 변동 저저항 영역(340)도 도 19에서 볼 수 있듯이, 제1 두께(t1) 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. As can be seen in FIG. 19, the variable
이렇게 형성되는 제2 영역(312)의 면적은 게이트(320)에 제1 전압이 가해지는 제1 시간에 의해 비례하여 결정될 수 있다.The area of the
따라서 원하는 면적 및/또는 크기의 제2 영역(312)을 형성하기 위해서는 해당 강유전체 물질에 대한 적당한 게이트 전압, 시간, 및 제2 영역(312)의 제1 두께(t1)를 실험 및/또는 계산에 의해 미리 결정할 수 있다.Therefore, in order to form the
이렇게 제2 영역(312)의 분극 방향이 제1 방향에서 제2 방향으로 변하면, 제1 방향의 분극을 갖는 제1 영역(311)과 제2 방향의 분극을 갖는 제2 영역(312)의 사이에 소정 너비의 변동 저저항 영역(340)이 형성될 수 있다. 이 변동 저저항 영역(340)은 게이트(320)를 중심으로 형성될 수 있다. When the polarization direction of the
소스 및 드레인(331, 332)는 활성층(310)과 중첩되고 게이트(320)와 이격되도록 형성될 수 있다.The source and drain 331 and 332 may be formed to overlap the
소스(331) 및 드레인(332)는 변동 저저항 영역(340)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 소스(331) 및 드레인(332)는 변동 저저항 영역(340)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(310)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(310)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 20은 제1 영역과 변동 저저항 영역의 전압 및 전류 관계를 도시한 그래프이다.20 is a graph showing a voltage and current relationship between a first region and a low fluctuation resistance region.
구체적으로 도 20은 상기 제1 영역과 변동 저저항 영역에서 전압을 증가함에 따라 전류가 변하는 상태를 나타낸 것이다. Specifically, FIG. 20 shows a state in which the current changes as the voltage increases in the first region and the variable low resistance region.
즉 도 20에서 (a)는 변동 저저항 영역에서 전압을 증가함에 따라 전류가 변하는 상태를 나타낸 것이고, (b)는 상기 제1 영역(311)에서 전압을 증가함에 따라 전류가 변하는 상태를 나타낸 것이다.That is, in FIG. 20 (a) shows a state in which the current changes as the voltage increases in the fluctuating low resistance region, and (b) shows the state in which the current changes as the voltage increases in the
변동 저저항 영역(340)은 제1 영역(311)에 비해 저항이 매우 작기 때문에 전압 인가에 따라 전류의 흐름이 원활히 일어남을 알 수 있다.Since the variable
상기와 같이 형성되는 변동 저저항 영역(340)은 시간이 지나도 지워지지 않을 수 있다. The variable
이렇게 형성된 변동 저저항 영역(340)에 접하도록 소스(331)와 드레인(332)을 위치시킨 경우, 상기 변동 저저항 영역(340)을 통해 소스(331)로부터 드레인(332)으로 전류의 흐름이 형성될 수 있다. 따라서 이 때 데이터 쓰기가 가능해 지며, 예컨대 1로 읽힐 수 있다.When the
선택적으로, 상기 변동 저저항 영역(340)은 게이트(320)에 가해진 전압에 의해 제2 영역(312)의 분극 방향이 제1 영역(311)의 분극 방향과 같아지도록 함으로써 지워질 수 있다.Optionally, the variable
즉, 게이트(320)에 제2 전압을 인가하여 제2 영역(312)의 분극 방향이 다시 제1 방향으로 할 수 있다. 이 후 제2 전압을 제2 시간 동안 유지하여 제1 방향으로 분극이 바뀌는 영역을 평면 방향으로 성장시킬 수 있으며, 제1 방향으로 분극이 바뀐 영역이 상기 변동 저저항 영역(340)을 지나가 제1 영역(311)에까지 연장되면 변동 저저항 영역(340)이 소멸될 수 있다. 이 경우 소스(331)로부터 드레인(332)으로 전류가 흐를 수 없고, 따라서 이 때 데이터 지우기가 가능해 지며, 0으로 읽혀질 수 있다. That is, by applying the second voltage to the
이 때, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압과 상이한 전압이 될 수 있는 데, 일 실시예에 따른 제1 전압과 동일 크기에 반대 극성의 전압일 수 있다. 상기 제2 시간은 적어도 상기 제1 시간 이상일 수 있다.In this case, the second voltage may be a voltage different from the first voltage, and may be a voltage having the same magnitude as the first voltage according to an exemplary embodiment and a polarity opposite to that of the first voltage. The second time may be at least the first time or longer.
또한, 변동 저저항 영역(340)을 지우는 선택적 다른 실시예로서 상기 제2 영역(312)을 형성하기 위하여 게이트(320)에 인가한 제1 전압을 인가하는 계속 유지하면 제2 영역(312)은 수평한 방향으로 성장하고 이에 따라 제1 영역(311)의 전체의 분극 방향이 반대로 바뀌어 제2 영역(312)으로 변환될 수 있고, 이에 따라 변동 저저항 영역(340)이 소멸될 수 있다.In addition, as an alternative embodiment of erasing the variable
상기와 같이 형성된 변동 저저항 영역 기반의 전자 소자는, 전술한 변동 저저항 영역(340)이 게이트(320)에 전원이 꺼지더라도 그 상태를 유지할 수 있기 때문에 비휘발성 메모리 소자로서 사용될 수 있다. The electronic device based on the variable low resistance region formed as described above can be used as a nonvolatile memory device because the above-described variable
상기 변동 저저항 영역 메모리 소자는 약 1012회의 쓰기/지우기가 가능하기 때문에, 기존 반도체 소자 기반의 메모리 소자에 비해 약 107배의 메모리 수명을 가질 수 있다.Since the variable low-resistance region memory device can write/erase about 10 12 times, it can have a memory life of about 10 7 times that of a conventional semiconductor device-based memory device.
메모리 속도도, 상기 변동 저저항 영역 메모리 소자는 약 10-9 sec가 될 수 있어 기존 반도체 소자 기반의 메모리 소자에 비해 약 106배의 메모리 속도를 올릴 수 있다.As for the memory speed, the variable low-resistance region memory device may be about 10 -9 sec, and thus the memory speed may be increased by about 10 6 times compared to that of a conventional semiconductor device-based memory device.
이처럼 상기 변동 저저항 영역 메모리 소자는 매우 탁월한 속도와 수명을 갖는 메모리 소자가 될 수 있다.As described above, the variable low-resistance region memory device can be a memory device having very excellent speed and lifetime.
또한, 게이트 전압, 및/또는 인가 시간에 따라 상기 변동 저저항 영역(340)이 형성되는 위치를 조절할 수 있기 때문에, 다양한 메모리 소자의 설계가 가능하고, 강유전체를 이용한 기존의 강유전체 메모리 소자에 비해 박형화를 이룰 수 있다. 뿐만 아니라, 메모리 설계의 자유도가 높아지기 때문에 소자의 집적도를 높일 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the position at which the variable
이렇게 형성되는 변동 저저항 영역(340)은 게이트(320)를 중심으로 폐루프상으로 형성될 수 있는 데, 이 폐루프상의 일부에 소스(331) 및 드레인(332)을 배치함으로써 소스(331)와 드레인(332)을 연결하는 선은 두 개가 될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 활성층의 평면 방향 일 변에 게이트를 위치시키고 인접한 다른 두 변이 소스와 드레인을 배치시키면 상기 변동 저저항 영역은 소스와 드레인을 연결하는 단일의 선이 될 수 있다.The variable low-
상기와 같은 소스(331) 및 드레인(332)은 활성층(310) 상에 패터닝되어 형성되는 전극 구조일 수 있는 데, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도면에 도시하지는 않았지만 활성층(310)를 덮는 절연막에 형성된 비아 홀을 통해 변동 저저항 영역(340)과 컨택되는 것일 수 있다.The
도 21은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.21 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면 변동 저저항 영역 기반 전자 소자(400)는, 기판(430)에 소스(431)와 드레인(432)이 형성되고, 기판(430) 상에 자발 분극성 재료를 포함하는 활성층(410)를 배치할 수 있다. 예를들면 전자 소자(400)는 메모리 소자일 수 있다.Referring to FIG. 21, in the
상기 기판(430)은 반도체 웨이퍼, 일 실시예에 따르면 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다. 그리고 상기 소스(431)와 드레인(432)은 웨이퍼에 이온 도핑으로 형성할 수 있다. 물론, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 소스(431)와 드레인(432)에는 별도의 비아를 통해 외부 신호선이 연결될 수 있다.The
이러한 구조에서는 기판(430)에 형성된 소스(431) 및 드레인(432)의 영역에 대응되게 변동 저저항 영역(440)이 위치할 수 있도록 게이트 전압, 및 인가 시간 정할 수 있다.In this structure, the gate voltage and the application time may be determined so that the variable
상기와 같은 기판(430)과 활성층(410)는 별도의 접착층에 의해 접합될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기판(430) 상에 활성층(410)가 성막될 수도 있다. 이렇게 기판(430) 상에 박막으로 활성층(410)를 구현함으로써, 메모리 소자(400)를 더욱 박형화할 수 있고, 기존의 메모리 소자 공정을 이용할 수 있어 제조 공정의 효율을 더욱 올릴 수 있다.The
변동 저저항 영역(440)은 분극 방향이 서로 상이한 영역인 제1 영역(411)과 제2 영역(412)의 사이에 형성되고, 구체적 내용은 전술한 실시예와 유사한 바 생략한다.The variable low-
제1 영역(411) 및 제2 영역(412)이 동일한 두께를 갖는 경우를 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Although the
소스 및 드레인(431, 432)는 활성층(410)과 중첩되고 게이트(420)와 이격되도록 형성될 수 있다.The source and drain 431 and 432 may be formed to overlap the
소스(431) 및 드레인(432)는 변동 저저항 영역(440)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 소스(431) 및 드레인(432)는 변동 저저항 영역(440)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(410)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(410)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 22는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.22 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.For convenience of explanation, the description will focus on differences from the above-described embodiment.
도 22를 참조하면 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 (500)는, 기판(530)에 소스(531)와 드레인(532)이 형성되고, 기판(530) 상에 자발 분극성 재료를 포함하는 활성층(510)이 배치될 수 있다. 예를들면 전자 소자(500)는 메모리 소자일 수 있다.Referring to FIG. 22, in the
도 22에서 볼 수 있는 실시예의 전자 소자(500)는, 제1 영역(511)이 제2 영역(512)의 제1 두께(t1)보다 두꺼운 제2 두께(t2)를 가질 수 있다. 이 제2 두께(t2)는 게이트(520)에 가해지는 전압에 의해 분극의 방향이 스위칭되지 않는 두께가 되며, 이에 따라 변동 저저항 영역(540)은 제1 두께(t1)와 제2 두께(t2)의 경계가 되는 위치에 형성될 수 있다.In the
전술한 바와 같이 게이트(520)에 인가되는 전압을 제1 두께(t1)에 대하여 분극 스위칭이 이뤄지는 전압으로 셋팅할 수 있으므로, 활성층(510)에 제2 두께(t2)로 형성되는 영역을 만듦으로써, 게이트(520)에 인가되는 전압의 세기, 시간에 의해서도 제2 두께(t2)에는 변동 저저항 영역(540)이 형성되지 않고, 제1 두께(t1)로 이루어진 영역에만 변동 저저항 영역(540)이 형성되도록 할 수 있다.As described above, since the voltage applied to the
즉, 도 22에서 볼 수 있듯이, 변동 저저항 영역(540)은 제1 두께(t1)와 제2 두께(t2)의 경계가 되는 위치에 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 22, the variable
활성층 (510)는 소스(531)및 드레인(532)과 중첩되도록 배치될 수 있고, 구체적 예로서 활성층(510)은 소스 (531) 및 드레인(532)과 접할 수 있다.The
소스(531) 및 드레인(532)는 활성층(510)과 중첩되고 게이트(520)와 이격되도록 형성될 수 있다.The
소스(531) 및 드레인(532)는 변동 저저항 영역(540)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 소스(531) 및 드레인(532)는 변동 저저항 영역(540)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(510)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(510)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 23은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.23 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
도 23을 참조하면 변동 저저항 영역 기반 전자 소자(600)는, 기판(630)에 소스(631)와 드레인(632)이 형성되고, 기판(630) 상에 자발 분극성 재료를 포함하는 활성층(610)가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 23, in the
예를들면 전자 소자(600)는 메모리 소자일 수 있다.For example, the
도 23에 도시된 실시예의 전자 소자(600)도 도 22에 도시된 실시예와 같이 제1 영역(611)이 제2 영역(612)의 제1 두께(t1)보다 두꺼운 제2 두께(t2)를 가질 수 있다.The
이 때, 게이트(620)에 전압이 인가되는 시간에 따라, 도 23에서 볼 수 있듯이, 제1 두께(t1)와 제2 두께(t2)의 경계로부터 제1 두께(t1)가 형성된 내측에 변동 저저항 영역(640)이 위치할 수 있다. 따라서 이러한 구조의 메모리 소자(600)에서 소스(631)와 드레인(632)은 제1 두께(t1)와 제2 두께(t2)의 경계보다 안쪽에 형성할 수 있다. 이에 따라 게이트(620) 전압의 세기 및/또는 그 시간의 변경에 따라 변동 저저항 영역(640)의 형성 위치가 변경되더라도, 변동 저저항 영역(640)과 소스(631)/드레인(632)이 전기적으로 연결될 수 있다.At this time, depending on the time when the voltage is applied to the
이상 설명한 실시예들에서 게이트는 활성층 상에 인접하여 형성되었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the above-described embodiments, the gate is formed adjacent to the active layer, but the present invention is not limited thereto.
변동 저저항 영역(640)은 분극 방향이 서로 상이한 영역인 제1 영역(611)과 제2 영역(612)의 사이에 형성되고, 구체적 내용은 전술한 실시예와 유사한 바 생략한다.The variable low-
소스(631) 및 드레인(632)는 활성층(610)과 중첩되고 게이트(620)와 이격되도록 형성될 수 있다.The
소스(631) 및 드레인(632)는 변동 저저항 영역(640)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 소스(631) 및 드레인(632)는 변동 저저항 영역(640)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(610)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(610)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 24는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.24 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
도 24를 참조하면 전자 소자(700)는, 활성층(710)와 게이트(720) 사이에 다른 막(750)이 더 위치할 수 있다. 상기 막(750)은 절연막일 수 있는 데, 활성층(710)를 형성하는 강유전체 물질과 다른 물질일 수 있다.Referring to FIG. 24, in the
전자 소자(700)는 예를들면 메모리 소자일 수 있다.The
이 경우에도 게이트(720)에 인가되는 전압에 의한 전기장의 영향으로 제2 영역(712)의 분극 방향이 스위칭되도록 할 수 있으며, 이 때, 분극 방향이 스위칭될 수 있는 게이트(720) 전압 및/또는 시간은 미리 실험 및/또는 계산에 의해 얻어질 수 있다. 변동 저저항 영역(740), 소스(731), 드레인(732)에 대한 설명은 전술한 실시예와 동일한 바 구체적 설명은 생략한다.Even in this case, the polarization direction of the
변동 저저항 영역(740)은 분극 방향이 서로 상이한 영역인 제1 영역(711)과 제2 영역(712)의 사이에 형성되고, 구체적 내용은 전술한 실시예와 유사한 바 생략한다.The variable low-
소스(731) 및 드레인(732)는 활성층(710)과 중첩되고 게이트(720)와 이격되도록 형성될 수 있다.The
소스(731) 및 드레인(732)는 변동 저저항 영역(740)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 소스(731) 및 드레인(732)는 변동 저저항 영역(740)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(710)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(710)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 25는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변동 저저항 영역 기반 전자 소자의 단면도이다.25 is a cross-sectional view of an electronic device based on a variable low resistance region according to another embodiment of the present invention.
도 25를 참조하면 변동 저저항 영역 전자 소자(800)는, 기판(830)에 소스(831)와 드레인(832)이 형성되고, 기판(830) 상에 자발 분극성 재료를 포함하는 활성층(810)가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 25, in the variable low-resistance
예를들면 전자 소자(800)는 메모리 소자일 수 있다.For example, the
도 25에 도시된 실시예에 따르면, 활성층(810)에 대향된 제1 게이트(821)와 활성층(810)를 중심으로 제1 게이트(821)와 반대측에 위치하는 제2 게이트(822)를 포함할 수 있다.According to the embodiment shown in FIG. 25, a
이 경우, 제1 게이트(821)에 의해 제2 영역(812)의 분극 방향을 스위칭하여 변동 저저항 영역(840)을 형성할 수 있다. 이에 따라 데이터 쓰기가 가능해진다.In this case, the variable
제2 게이트(822)에 의해 제2 영역(812)의 분극 방향을 제1 영역(811)과 같이 다시 스위칭함으로써 변동 저저항 영역(840)을 제거할 수 있다. 이에 따라 데이터 지우기가 가능해진다.By switching the polarization direction of the
이처럼 제1 게이트(821) 및 제2 게이트(822)에 의해 0/1로 데이터를 읽을 수 있다.In this way, data can be read at 0/1 by the
이상 설명한 본 명세서의 모든 실시예들은 각 도시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 서로 복합적으로 적용될 수 있음은 물론이다.It goes without saying that all the embodiments of the present specification described above are not limited to the illustrated embodiments, and may be applied in combination with each other.
또한, 이러한 실시예들은 후술할 실시예에도 선택적으로 적용하거나 변형하여 적용할 수 있음은 물론이다.In addition, of course, these embodiments can be selectively applied or modified and applied to the embodiments to be described later.
변동 저저항 영역(840)은 분극 방향이 서로 상이한 영역인 제1 영역(811)과 제2 영역(812)의 사이에 형성되고, 구체적 내용은 전술한 실시예와 유사한 바 생략한다.The fluctuation
제1 영역(811) 및 제2 영역(812)이 동일한 두께를 갖는 경우를 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Although the
소스(831) 및 드레인(832)는 활성층(810)과 중첩되고 제1 게이트(821) 및 제2 게이트(822)와 이격되도록 형성될 수 있다.The
소스(831) 및 드레인(832)는 변동 저저항 영역(840)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 소스(831) 및 드레인(832)는 변동 저저항 영역(840)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 그대로 적용할 수 있다.Although not shown, the description of the energy level of FIG. 16 may be applied as it is to the present embodiment.
예를들면 활성층(810)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(810)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 26과 도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 소자의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 26 and 27 are cross-sectional views schematically illustrating an example of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
도 26과 도 27을를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 소자(900)는 제1 전극(910), 제1 전극(910)과 마주하는 제2 전극(920), 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 개재된 활성층(930)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 26 and 27, an
제1 전극(910)과 제2 전극(920) 중 적어도 어느 하나는 활성층(930)과 가장 인접한 제1 면(S1)과 활성층(930)으로부터 가장 멀리 이격된 제2 면(S2)을 포함하며, 이때 제1 면(S1)에서의 수평단면적의 크기가 제2 면(S2)에서의 수평단면적의 크기보다 작을 수 있다. 일 예로, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 중 적어도 어느 하나는 다른 하나의 전극을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부(912)를 포함할 수 있다. At least one of the
도 26 및 도 27에서는 일 예로, 제1 전극(910)이 하나의 돌출부(912)를 포함하는 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 돌출부(912)는 제2 전극(920)에 형성되거나, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 모두 형성될 수 있다. 또한, 돌출부(912)는 복수 개 형성될 수 있다. 돌출부(912)는 제1 전극(910)과 일체로 형성될 수 있다.26 and 27 illustrate that the
제1 전극(910)과 제2 전극(920)은 플래티넘, 금, 알루미늄, 은 또는 구리 등과 같은 금속재질, PEDOT:PSS 또는 폴리아닐린(polyaniline)과 같은 도전체 폴리머, 산화 인듐(예, In2O3), 산화 주석(예, SnO2), 산화 아연(예, ZnO), 산화 인듐 산화 주석 합금(예, In2O3-SnO2) 또는 산화 인듐 산화 아연 합금(예, In2O3-ZnO) 등과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다.The
활성층(930)은 자발 분극성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면 활성층(930)은 절연 재료를 포함하고 강유전성 재료를 포함할 수 있다. 즉, 활성층(930)은 전기장의 존재시 역전될 수 있는 자발적 전기 분극(전기 쌍극자)을 가진 재료를 포함할 수 있다.The
선택적 실시예로서 활성층(930)은 페로브스카이트 계열 물질을 포함할 수 있고, 예를 들면 BaTiO3, SrTiO3, BiFe3, PbTiO3, PbZrO3, SrBi2Ta2O9을 포함할 수 있다.As an alternative embodiment the
또한 다른 예로서 활성층(930)은 ABX3 구조로서, A는 CnH2n+1의 알킬기, 및 페로브스카이트 태양전지 구조형성이 가능한 Cs, Ru 등의 무기물로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, B는 Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, 및 Ce으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, X는 할로겐 물질을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서 활성층(930)은 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, 또는 (CH3NH3)(HC(NH2)2)1-yPbClxBr3-x (0≤x, y≤1)를 포함할 수 있다.In addition, as another example, the
이와 같은 활성층(930)은 자발 분극성을 갖고, 전기장의 인가에 따라 분극의 정도와 방향을 제어할 수 있다. 또한, 활성층(930)은 가해준 전기장이 제거되어도 분극 상태를 유지할 수 있다.The
한편, 활성층(930)은 제1 면(S1)과 수직방향으로 중첩하는 제1 영역(A1)과 제1 영역(A1)의 외곽인 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 활성층(930)과 가장 인접한 제1 면(S1)의 수평 단면적이 제2 면(S2)의 수평 단면적보다 좁으므로, 활성층(930)은 제1 면(S1)과 수직방향으로 중첩하는 제1 영역(A1) 영역에서의 두께가 제2 영역(A2)에서의 두께보다 작을 수 있다. Meanwhile, the
활성층(930)은 도 26에 도시된 바와 같이, 제1 방향의 분극을 가진 상태일 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 모두 동일하게 제1 방향의 분극을 가질 수 있다. 이와 같은 상태에서는 활성층(930)에 의해 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에는 전류가 흐르지 않을 수 있다.As shown in FIG. 26, the
그러나, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 활성층(930)의 히스테리시스 루프의 전하가 0이 되는 보자 전압(coercive voltage)보다 큰 제1 전압을 인가하면, 도 27에 도시된 바와 같이, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 발생하는 제1 전기장에 의해 제1 영역(A1)의 분극 방향이 바뀌고, 활성층(930)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)으로 구획될 수 있다.However, when a first voltage greater than the coercive voltage at which the charge of the hysteresis loop of the
이때, 활성층(930)의 도메인(Domain)의 분극 방향을 바꾸기 위한 전압의 크기는 활성층(930)의 두께에 비례하여 증가하므로, 제1 영역(A1)보다 두께가 두꺼운 제2 영역(A2)에서는 활성층(930)의 분극 방향이 변경되지 않는다. 즉, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 활성층(930)의 보자 전압보다 큰 제1 전압을 인가함에 따라, 제1 영역(A1)에서만 제1 방향과 상이한 제2 방향의 분극을 가질 수 있다. 일 예로, 제1 방향과 제2 방향으로 서로 반대 방향일 수 있다. At this time, since the magnitude of the voltage for changing the polarization direction of the domain of the
한편, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에서의 분극 방향이 반대인 경우, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계에서는 활성층(930)의 단위격자 구조가 국부적으로 변경되면서 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)과는 상이한 전기적 편극이 발생하며, 이에 의해 자유전자들이 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계에 축적되어 전류가 흐를 수 있는 변동 저저항 영역(C)이 생성될 수 있다. On the other hand, when the polarization directions in the first region A1 and the second region A2 are opposite, the unit lattice structure of the
상기와 같은 변동 저저항 영역(C)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계에 형성되고, 제1 영역(A1)은 제1 면(S1)의 면적에 의해 변경되는바, 변동 저저항 영역(C)이 생성되는 위치 또한 제1 면(S1)의 면적에 의해 조절될 수 있다. The fluctuating low resistance region C as described above is formed at the boundary between the first region A1 and the second region A2, and the first region A1 is changed by the area of the first surface S1. , The position at which the fluctuation low resistance region C is generated may also be adjusted by the area of the first surface S1.
한편, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 제1 영역(A1)의 분극 방향을 되돌리기 위한 제2 전압을 인가하면, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 발생하는 제2 전기장에 의해 제1 영역(A1)은 제1 방향의 분극을 다시 가질 수 있다. 제2 전압은 활성층(930)의 보자 전압(coercive voltage)보다 클 수 있으며, 제1 전압과 반대의 극성을 가질 수 있다. 이에 의해, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 간의 분극 차이가 없어지게 될 수 있다. On the other hand, when a second voltage for reversing the polarization direction of the first region A1 is applied to the
제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 간의 분극 차이가 없어지면, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이의 변동 저저항 영역(C)은 소멸된다. 이와 같은 상태는 도 26에 도시된 상태와 동일하다. 즉, 활성층(930)에 의해 제1 전극(910)과 제2 전극(920)은 절연상태가 되므로, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 전압을 인가하더라도, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에는 전류가 흐르지 않게 된다.When the polarization difference between the first region A1 and the second region A2 disappears, the fluctuating low resistance region C between the first region A1 and the second region A2 disappears. This state is the same as the state shown in FIG. 26. That is, since the
따라서, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 인가되는 전압을 제어하여 전자 소자(900)의 전류의 흐름을 제어할 수 있고, 이러한 전류의 흐름의 제어를 통하여 전자 소자(900)는 다양한 용도에 이용될 수 있다.Therefore, it is possible to control the voltage applied to the
예를 들어, 전자 소자(900)를 비휘발성 메모리로 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 27에 도시된 바와 같이, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 보자 전압(coercive voltage)보다 큰 제1 전압이 인가함으로써 제1 영역(A1)의 분극 방향을 변경한 후에는, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 전압을 인가하지 않더라도, 제1 영역(A1)의 분극 방향은 변경되지 않고 유지되는데, 이와 같은 상태를 논리 값 '1'이 입력된 것으로 이해할 수 있다.For example, the
한편, 제1 영역(A1)의 분극 방향이 변경되면 변동 저저항 영역(C)이 형성되기 때문에, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 읽기 전압을 인가하면, 쉽게 전류가 흐르게 되며, 이에 의해 논리 값 '1'을 읽을 수 있다. 이때, 읽기 전압에 의해 제1 영역(A1)의 분극이 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 읽기 전압은 활성층(930)의 보자 전압(coercive voltage) 보다 작을 수 있다.On the other hand, since the fluctuating low resistance region C is formed when the polarization direction of the first region A1 is changed, when a read voltage is applied between the
또한, 제1 영역(A1)의 분극 방향을 되돌리기 위해 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 제2 전압을 인가하면, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 분극 방향이 동일해지고, 이와 같은 상태를 논리 값 '0'이 입력된 것으로 볼 수 있다. In addition, when a second voltage is applied to the
또한, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 분극 방향이 동일한 경우는, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이에 변동 저저항 영역(C)이 소멸되며, 이에 따라 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 전압을 인가하더라도, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에는 전류가 흐르지 않게 되는바, 이에 의해 논리 값 '0'을 읽을 수 있다.In addition, when the polarization directions of the first region A1 and the second region A2 are the same, the fluctuating low resistance region C between the first region A1 and the second region A2 disappears. Accordingly, even if a voltage is applied between the
즉, 본 발명에 따른 전자 소자(900)를 메모리로 사용하는 경우, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)으로의 전압 인가에 의해 제1 영역(A1)의 분극 상태를 선택적으로 바꾸고, 이에 따라 생성되거나 소멸되는 변동 저저항 영역(C)에 흐르는 전류를 측정하여 논리 값 '1'과 '0'을 읽을 수 있는바, 기존 도메인들의 잔류 분극을 측정하는 방법 보다 데이터 기록 및 재생 속도가 향상될 수 있다.That is, when the
제1 전극(910) 및 제2 전극(920)은 활성층(930)과 중첩되고 서로 이격되도록 형성될 수 있다.The
제1 전극(910) 및 제2 전극(920)은 변동 저저항 영역(C)과 적어도 일 영역에서 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 제1 전극(910) 및 제2 전극(920)은 변동 저저항 영역(C)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 변형하여 적용할 수 있다.Although not shown, the present embodiment can be applied by modifying the description of the energy level of FIG. 16 described above.
예를들면 활성층(930)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(930)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
또한, 본 발명에 의하면 전기장의 인가에 따라 발생하는 변동 저저항 영역(C)이 일정한 영역에만 형성될 수 있다. 따라서, 전기장의 인가 시간에 비례하여 분극 상태가 바뀌는 도메인 영역이 증가 또는 확대되는 현상을 일으키지 않고 제한된 위치에서만 변동 저저항 영역(C)이 형성되므로, 비휘발성 메모리에 응용할 때 전기장 인가 시간이라는 변수를 고려하지 않아도 되는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, the fluctuation low resistance region C generated by the application of an electric field may be formed only in a certain region. Therefore, the variable low resistance region C is formed only in a limited position without causing the phenomenon of increasing or expanding the domain region where the polarization state changes in proportion to the application time of the electric field. There is an advantage that you do not need to consider.
또한, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)이 적층된 상태로써, 변동 저저항 영역(C)은 제1 전극(910)과 제2 전극(920)을 잇는 최단 거리로 형성되는바, 소자의 크기가 감소하여 집적화가 가능할 수 있다. 뿐만 아니라, 논리 값 '1'과 '0'을 읽을 때 흐르는 전류의 크기가 상이하므로 데이터의 가독성이 향상될 수 있다.In addition, as the
또한, 본 발명에 따른 전자 소자(900)는 다양한 신호를 생성하여 전달하는 회로부를 구성할 수 있고, 스위칭 소자로도 사용될 수 있다. 예를 들어, 변동 저저항 영역(C)의 생성 및 소멸에 의해 전류 흐름의 ON/OFF를 제어할 수 있다. 그 밖에, 본 발명에 따른 전자 소자(900)는 전기적 신호의 제어를 요하는 부분에 간단한 구조로 적용할 수 있으므로 가변 회로, CPU, 바이오칩 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.In addition, the
또 다른 예로, 본 발명에 따른 전자 소자(900)는 전류 경로 제어 영역들을 다양하게 형성 시킬 수 있는 축전기에 활용될 수 있다. 예를 들어, 서로 마주보는 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 간의 거리를 다양하게 형성하면, 제1 전극(910)과 제2 전극(920)에 인가되는 전기장의 크기에 따라 변동 저저항 영역(C)이 형성되는 위치가 다양하게 조절될 수 있고, 이에 의해 축전지에서 전류 경로 제어 영역들을 다양하게 형성될 수 있다.As another example, the
이 때 활성층에 대하여 전이 금속을 도핑할 수 있고, 활성층의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소할 수 있다.In this case, the active layer may be doped with a transition metal, and the energy band gap of the active layer may be increased or decreased.
이를 통하여 전자 소자의 저항을 감소하여 효율적 전자 소자 구조를 용이하게 구현할 수 있고, 또한 이와 반대로 비저항을 증가하여 원하는 저항값을 갖는 최적의 전자 소자를 용이하게 설계할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement an efficient electronic device structure by reducing the resistance of the electronic device, and on the contrary, by increasing the specific resistance, it is possible to easily design an optimal electronic device having a desired resistance value.
도 28 내지 도 30은 도 26 및 도 27의 전자 소자의 다른 예를 각각 개략적으로 도시한 단면도들이다. 28 to 30 are cross-sectional views schematically illustrating another example of the electronic device of FIGS. 26 and 27, respectively.
먼저, 도 28을 참조하면, 전자 소자(900B)는 제1 전극(910), 제1 전극(910)과 마주하는 제2 전극(920), 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 개재된 활성층(930)을 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 28, the
제1 전극(910)과 제2 전극(920) 중 적어도 어느 하나는 활성층(930)과 가장 인접한 제1 면(S1)과 활성층(930)으로부터 가장 멀리 이격된 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 이때 제1 면(S1)에서의 수평단면적의 크기가 제2 면(S2)에서의 수평단면적의 크기보다 작을 수 있다.At least one of the
일 예로, 도 28에 도시된 바와 같이, 제1 전극(910)은 제2 전극(920)을 향해 돌출된 돌출부(912)를 포함할 수 있다. 또한, 돌출부(912)는 적어도 일부가 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 테이퍼 형상은 제1 면(S1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(912)는 고깔 형상을 가질 수 있다. 다만, 돌출부(912)의 수평 단면의 형상은 원형에 한정되지 않으며, 삼각형, 사각형, 또는 다각형 등 다양할 수 있다.For example, as shown in FIG. 28, the
이처럼, 돌출부(912)가 제1 면(S1)을 포함하는 테이퍼 형상을 가지면, 제1 전극(910)과 제2 전극(920) 사이에 제1 영역(A1)의 분극을 바꾸기 위한 전압이 인가될 때, 제1 면(S1)과 제2 전극(920) 사이에 전계가 집중될 수 있으므로, 더욱 신속하고 효과적으로 제1 영역(A1)의 분극을 바꿀 수 있다.As such, when the
제1 전극(910) 및 제2 전극(920)은 활성층(930)과 중첩되고 서로 이격되도록 형성될 수 있다.The
제1 전극(910) 및 제2 전극(920)은 변동 저저항 영역(C)과 적어도 일 영역에서 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를들면 제1 전극(910) 및 제2 전극(920)은 변동 저저항 영역(C)과 접하도록 형성될 수 있다.The
도시하지 않았으나 본 실시예는 전술한 도 16의 에너지 준위의 설명을 변형하여 적용할 수 있다.Although not shown, the present embodiment can be applied by modifying the description of the energy level of FIG. 16 described above.
예를들면 활성층(930)에 불순물, 예를들면 전이 금속을 도핑할 수 있다. 이러한 전이 금속을 도핑하여 활성층(930)의 에너지 밴드갭의 값을 증가 또는 감소하는 것을 제어할 수 있다.For example, the
이를 통하여 전자 소자의 전체적인 전기적 저항을 감소할 수 있고, 온(On) 전류값을 증가할 수 있다.Through this, the overall electrical resistance of the electronic device can be reduced, and the on current value can be increased.
또한 다른 예로서 전자 소자의 전체적인 전기적 저항은 증가할 수 있고, 오프(Off) 전류값을 감소할 수 있다.In addition, as another example, the overall electrical resistance of the electronic device may increase, and the Off current value may be decreased.
이를 통하여 다양한 전기적 특징을 갖는 전자 소자의 구조를 용이하게 구현할 수 있다.Through this, it is possible to easily implement a structure of an electronic device having various electrical characteristics.
도 29는 도 28과 유사하게 제1 전극(910)이 테이퍼 형상을 가지는 구조를 가지는 전자 소자(900C)를 도시하고 있다. 다만, 도 29에서는 제1 전극(910)이 전체적으로 테이퍼 형상을 가지는 예를 도시하고 있다. FIG. 29 illustrates an electronic device 900C having a structure in which the
또한, 도 30은 제1 전극(910)과 제2 전극(920)이 모두 테이퍼 형상을 가지는 예를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 30의 전자 소자(900D)의 제1 전극(910)과 제2 전극(920)은 각각 제1 면(S1)과 제2 면(S2)을 포함하고, 제1 전극(910)의 제1 면(S1)과 제2 전극(920)의 제1 면(S1) 사이에 활성층(930)의 제1 영역(A1)이 구획될 수 있다. 이때, 서로 마주보는 제1 전극(910)의 제1 면(S1)과 제2 전극(920)의 제1 면(S1)의 면적은 효과적인 전계 유도를 위해 동일한 것이 바람직하다.Further, FIG. 30 shows an example in which both the
도 31 내지 도 36은 도 26 및 도 27의 전자 소자의 다른 예를 각각 개략적으로 도시한 단면도들이다. 31 to 36 are cross-sectional views schematically illustrating another example of the electronic device of FIGS. 26 and 27, respectively.
도 31 내지 도 36에는 제1 전극(910)의 돌출부(912)의 형상을 도시하고 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명은 제1 전극(도 26의 910) 및/또는 제2 전극(도 26의 920)이 전체적으로 테이퍼 형상을 가질 수도 있고, 돌출부(912)는 제1 전극(도 26의 910) 및/또는 제2 전극(도 26의 920)과 일체적으로 형성될 수 있으므로, 이하 돌출부(912)는 제1 전극(910) 및/또는 제2 전극(920)의 일부로 이해될 수 있다.31 to 36 show the shape of the
도 31은 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 31 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a cross section II′ of the electronic device of FIG. 26.
도 31은 전자 소자(900E)의 돌출부(912)와 활성층(930)이 모두 원형의 단면을 가지는 예를 도시하고 있다. 31 shows an example in which both the
도 32는 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 32 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a cross section II' of the electronic device of FIG. 26.
도 32는 전자 소자(900F)의 돌출부(912)는 사각형의 단면을 가지고 활성층(930)은 원형과 유사한 형태의 단면을 가질 수 있다.In FIG. 32, the
도 33은 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 33 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a cross section II' of the electronic device of FIG. 26.
도 33은 전자 소자(900G)의 돌출부(912)와 활성층(930)이 모두 사각형의 단면을 가지는 예를 도시하고 있다. 즉, 돌출부(912)와 활성층(930)은 상기의 형상에 한정되는 것이 아니라, 다양한 형상을 가질 수 있다. 33 illustrates an example in which both the
도 34는 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 34 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a cross section II′ of the electronic device of FIG. 26.
도 34는 제1 돌출부(912a)와 제2 돌출부(912b)를 포함하는 전자 소자(900H)를 도시한다. 제1 돌출부(912a)와 제2 돌출부(912b)는 서로 이격될 수 있으며, 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 일 예로 제2 전극(도 26의 920)이 일체로 형성된 경우는, 변동 저저항 영역(도 27의 C)이 2개 형성될 수 있으므로, 전자 소자(900H)가 메모리로 사용되는 경우, 논리 값 '0', '1', '2', '3'을 기록 및 읽을 수 있다. 34 shows an
도 35는 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 35 is a cross-sectional view schematically illustrating another example of a cross section II' of the electronic device of FIG. 26.
도 35는 제1 돌출부(912a), 제2 돌출부(912b), 제3 돌출부(912c), 및 제4 돌출부(912d)를 포함하는 전자 소자(900I)를 도시하고 있다. 제1 돌출부(912a) 내지 제4 돌출부(912d)는 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 제1 돌출부(912a), 제2 돌출부(912b), 제3 돌출부(912c), 및 제4 돌출부(912d)와 대향하는 제2 전극(도 30의 920)도 분리될 수 있다. 따라서, 전자 소자(900H)가 메모리로 사용되는 경우, 전자 소자(900H)의 처리 데이터의 양은 증가할 수 있다. FIG. 35 shows an electronic device 900I including a
도 36은 도 26의 전자 소자의 I-I' 단면의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 36 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a cross section II' of the electronic device of FIG. 26.
도 36은 전자 소자(900J)의 돌출부(912)가 일측 방향으로 연장된 예를 도시한다.36 shows an example in which the
상기에서 설명한 대로 각 전자 소자는 각 경우마다 전류 값이 달라지고 이에 따라 다양한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 제1 전극과 제2 전극의 전기적 특성 제어에 따라 전류의 제어를 용이하게 할 수 있다.As described above, each electronic device has a different current value in each case and can store various information accordingly. In addition, it is possible to easily control the current according to the control of the electrical characteristics of the first electrode and the second electrode.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Specific implementations described in the embodiments are examples, and do not limit the scope of the embodiments in any way. In addition, if there is no specific mention such as "essential", "important", etc., it may not be an essential component for the application of the present invention.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.In the specification of the embodiment (especially in the claims), the use of the term "above" and the similar reference term may correspond to both the singular and the plural. In addition, when a range is described in an embodiment, the invention to which individual values falling within the range are applied (unless otherwise stated), it is the same as describing each individual value constituting the range in the detailed description. . Finally, if there is no clearly stated or contrary to the order of steps constituting the method according to the embodiment, the steps may be performed in an appropriate order. The embodiments are not necessarily limited according to the order of description of the steps. The use of all examples or illustrative terms (for example, etc.) in the embodiments is merely for describing the embodiments in detail, and the scope of the embodiments is limited by the above examples or exemplary terms unless limited by the claims. It is not. In addition, those skilled in the art can recognize that various modifications, combinations, and changes may be configured according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
100, 200, 300: 전자 소자
110, 210, 310: 활성층
120, 220, 320: 인가 전극
VL, VL1, VL2, C: 변동 저저항 영역100, 200, 300: electronic device
110, 210, 310: active layer
120, 220, 320: applied electrode
VL, VL1, VL2, C: fluctuating low resistance area
Claims (8)
상기 활성층에 인접하도록 배치된 인가 전극;
상기 인가 전극를 통하여 상기 활성층에 전기장을 인가하여 상기 활성층에 형성된 분극 영역;
상기 분극 영역의 경계에 대응하며 상기 인가 전극을 일주(一周)하고, 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮은 영역을 포함하는 하나 이상의 변동 저저항 영역;
상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제1 전극; 및
상기 인가 전극과 이격되고 상기 변동 저저항 영역에 연결되는 제2 전극;
을 포함하고,
상기 변동 저저항 영역의 저항은 상기 분극 영역 중 상기 변동 저저항 영역 내측 부분의 저항보다 낮고, 상기 변동 저저항 영역의 저항은 상기 활성층 중 상기 변동 저저항 영역 외측 부분의 저항보다 낮은, 변동 저저항 영역 기반 전자 소자.An active layer comprising a spontaneously polarizable material and doped with at least one impurity;
An application electrode disposed adjacent to the active layer;
A polarization region formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the applying electrode;
At least one fluctuating low-resistance region corresponding to a boundary of the polarization region, circumferentially surrounding the application electrode, and including a region having an electrical resistance lower than that of other adjacent regions;
A first electrode spaced apart from the application electrode and connected to the variable low resistance region; And
A second electrode spaced apart from the application electrode and connected to the variable low resistance region;
Including,
The resistance of the variable low resistance region is lower than that of a portion inside the variable low resistance region of the polarization region, and the resistance of the variable low resistance region is lower than that of a portion outside the variable low resistance region of the active layer. Area-based electronic devices.
상기 불순물은 전이 금속을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자.The method of claim 1,
The impurity is a variable low-resistance region-based electronic device including a transition metal.
상기 활성층의 에너지 밴드갭의 값은 상기 불순물의 도핑량에 의하여 제어되는 것을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자.The method of claim 1,
And a value of the energy band gap of the active layer is controlled by the doping amount of the impurity.
상기 인가 전극를 통하여 상기 활성층에 전기장을 인가하여 상기 활성층의 분극 영역을 형성하는 단계;
상기 분극 영역의 경계에 대응하여 인접한 다른 영역보다 전기적 저항이 낮은 영역을 포함하는 변동 저저항 영역을 형성하는 단계를 형성하여 상기 변동 저저항 영역을 통하여 상기 제1 전극 및 제2 전극 간의 전류의 흐름이 형성되도록 하는 단계; 및
상기 활성층에 대하여 하나 이상의 불순물을 도핑하는 단계를 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 제어 방법.An active layer comprising a spontaneously polarizable material, an application electrode disposed adjacent to the active layer, and a polarization region formed in the active layer by applying an electric field to the active layer through the application electrode; At least one fluctuating low-resistance region corresponding to the boundary of the polarization region and including a region having a lower electrical resistance than other adjacent regions, which circumscribes the application electrode, and is spaced apart from the application electrode and connected to the fluctuating low-resistance region. And a second electrode spaced apart from the applied electrode and connected to the variable low resistance region, wherein a resistance of the variable low resistance region is lower than a resistance of a portion inside the variable low resistance region of the polarization region, and the For an electronic device based on a variable low resistance region, in which the resistance of the variable low resistance region is lower than the resistance of a portion outside the variable low resistance region of the active layer,
Forming a polarized region of the active layer by applying an electric field to the active layer through the applying electrode;
Forming a step of forming a fluctuating low-resistance region including a region having a lower electrical resistance than other adjacent regions corresponding to the boundary of the polarization region to flow current between the first electrode and the second electrode through the fluctuating low-resistance region Allowing it to be formed; And
And doping one or more impurities to the active layer.
상기 불순물은 전이 금속을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 제어 방법.The method of claim 4,
The method of controlling an electronic device based on a variable low-resistance region, wherein the impurity includes a transition metal.
상기 불순물의 도핑량을 제어하여 상기 활성층의 에너지 밴드갭의 값을 제어하는 것을 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 제어 방법.The method of claim 4,
And controlling a value of the energy band gap of the active layer by controlling the doping amount of the impurity.
상기 인가 전극을 제어하면서 상기 변동 저저항 영역이 형성되는 것에 따라 상기 제1 전극과 상기 제2 전극간의 전류의 측정 단계를 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 제어 방법.The method of claim 4,
And measuring a current between the first electrode and the second electrode as the variable low resistance region is formed while controlling the application electrode.
상기 인가 전극을 통한 전기장을 제어하여 상기 분극 영역을 제어하고,
상기 분극 영역의 제어에 따라 상기 변동 저저항 영역의 생성 또는 소멸하는 단계를 포함하는 변동 저저항 영역 기반 전자 소자 제어 방법.The method of claim 4,
Controlling the polarization region by controlling the electric field through the applying electrode,
And generating or extinguishing the variable low resistance region according to the control of the polarization region.
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