KR102548684B1 - Metal oxide memristor doped with alkali metal and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 금속 산화물 멤리스터 제조방법은 1차 전극 준비단계, 상기 1차 전극 위에 금속 산화물의 전구체 및 알칼리수산화물 수용액을 사용하여 멤리스터층을 증착하는 ALD단계 및 증착된 상기 멤리스터층 위에 2차 전극을 증착하는 2차 전극 증착단계를 포함한다.The metal oxide memristor manufacturing method according to the present invention includes a first electrode preparation step, an ALD step of depositing a memristor layer on the first electrode using a metal oxide precursor and an alkali hydroxide aqueous solution, and a second step on the deposited memristor layer. and a second electrode deposition step of depositing a secondary electrode.
Description
본 발명은 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 및 이를 위한 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 산화물 멤리스터의 저항변화 특성의 주체로 알칼리 도핑된 알칼리 금속을 사용하는, 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 및 이를 위한 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a metal oxide memristor doped with an alkali metal and a manufacturing method therefor. More specifically, it relates to a metal oxide memristor doped with an alkali metal, which uses an alkali doped alkali metal as a main component of resistance change characteristics of the oxide memristor, and a manufacturing method therefor.
메모리의 구조로 크로스바 어레이 구조(Crossbar array architecture)가 있다. 크로스바 어레이 구조는 비트라인과 워드라인을 두고 각각 x, y좌표를 지정하는 수단으로서 제어하며, 비트라인과 워드라인이 교차(cross)하는 부분에 정보저장매체를 연결하여 비트라인 중 한 라인과 워드라인 중 한 라인을 각각 지정하고 제어하는 방법으로 지정된 비트라인과 워드라인의 교차점에 해당하는 정보저장매체에 기록된 내용을 읽거나 기록한다.There is a crossbar array architecture as a memory structure. The crossbar array structure is controlled as a means of specifying x and y coordinates of bit lines and word lines, respectively, and by connecting an information storage medium to the part where the bit lines and word lines cross, one line of the bit lines and the word In a method of designating and controlling one of the lines, the contents recorded in the information storage medium corresponding to the intersection of the designated bit line and word line are read or written.
크로스바 어레이 구조는 멤리스터와 같이 정보저장매체 노드별로 별도의 스위칭 소자를 구비할 필요가 없는 비휘발성 메모리를 구성함에 있어 소형화의 장점이 있으므로, 널리 사용된다.The crossbar array structure is widely used because it has the advantage of miniaturization in constructing a non-volatile memory that does not require a separate switching element for each information storage medium node, such as a memristor.
그러나, 크로스바 어레이 구조의 멤리스터에서는 스니크 전류가 발생되는 문제가 존재한다. However, there is a problem in that a sneak current is generated in the memristor having a crossbar array structure.
도 1의 (a)는 크로스바 어레이 구조에서 멤리스터의 연결구조를 도시한 사시도이고, (b)는 비트라인과 워드라인을 지정하여 전압을 걸었을 때, 스니크 전류(Sneak Current)가 발생하는 모습을 나타낸 멤리스터의 연결구조를 나타낸 사시도이다.Figure 1 (a) is a perspective view showing the connection structure of the memristor in the crossbar array structure, (b) is a sneak current (Sneak Current) is generated when a voltage is applied by designating a bit line and a word line It is a perspective view showing the connection structure of the memristor.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 크로스바 어레이 구조의 멤리스터는 제1 방향으로 배열된 워드라인(10), 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배열된 비트라인(20) 및 워드라인(10)과 비트라인(20) 교차점에 배치되고, 정보저장매체로 기능하는 멤리스터(30)로 구성된다. As shown in (a) of FIG. 1, the memristor of the crossbar array structure includes
멤리스터란 인가된 전압/전류에 따라 히스테리시스 루프(hysteresis loop)의 저항 변화를 갖는 소자를 의미한다. 멤리스터의 저항은 측정 전에 가해주는 작은 값의 전압/전류로는 저항값이 크게 변하지 않으므로, 멤리스터는 한번 저장된 정보를 반복해서 읽을 수 있는 비휘발성 메모리의 정보저장매체로 적합할 수 있다.A memristor means an element having a resistance change of a hysteresis loop according to applied voltage/current. Since the resistance of a memristor does not change significantly with a small voltage/current applied prior to measurement, the memristor may be suitable as an information storage medium of a non-volatile memory in which information stored once can be repeatedly read.
일반적인 메모리는 각 셀마다 셀을 선택할 수 있는 스위치를 포함하여 구성하므로 주변라인을 통해 들어오는 전류는 없거나 무시할 수 있다. 그러나 크로스바 어레이 구조로 구성된 멤리스터의 경우 각 셀마다 셀을 선택할 수 있는 스위치가 포함되지 않기 때문에 멤리스터는 양방향으로 통전될 수 있다. 따라서, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 전류가 주변의 멤리스터(36)를 통해 흐르는 문제가 있다. 예를들어, 비트라인과 워드라인을 특정하여 읽기 전압(Vread)를 인가하였을 때, 도시된 바와 같이 점선을 따라 지정된 멤리스터(33)에만 전류가 흘러야 하나, 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 지정된 멤리스터(33) 주변의 멤리스터(36)를 통해 스니크 전류가 발생되며, 주변의 멤리스터(36) 3개와 워드라인(10) 및 비트라인(20)으로 연결된 전기적 경로(path)를 따라서 스니크 전류가 발생될 수 있다. 따라서, 지정된 멤리스터(33)에 흐르는 전류가 정확히 측정될 수 없는 문제가 있다.Since a general memory is composed of a switch that can select a cell for each cell, there is no current coming through the peripheral line or it can be ignored. However, since the memristor having a crossbar array structure does not include a switch for selecting a cell for each cell, the memristor can conduct electricity in both directions. Therefore, as shown in (b) of FIG. 1, there is a problem that current flows through the
따라서, 스위치 없이 낮은 전압인가에 대하여 전류의 흐름을 막을 수 있는 멤리스터가 필요하다.Therefore, there is a need for a memristor capable of blocking the flow of current when a low voltage is applied without a switch.
또한, 일반적인 멤리스터는 재료 내의 산소이온 이동에 기반하여 저항이 변화된다. 산소이온의 농도 등을 제어하기 위해서는 산소공공의 제어가 필요한데, 크로스바 어레이 구조의 멤리스터를 대면적화할 경우, 산소공공의 균일한 제어가 매우 어려운 문제가 있다. In addition, the resistance of a general memristor is changed based on the movement of oxygen ions in the material. In order to control the concentration of oxygen ions, etc., control of oxygen vacancies is required. However, when the memristor having a crossbar array structure has a large area, it is very difficult to uniformly control oxygen vacancies.
특히, 반복되는 쓰기 동작에서 산소공공의 클러스터링이 발생되어 피로현상이 나타나며, 이로 인해 쓰기전압에 의한 멤리스터 내 산소이온의 재분포가 동일하게 이루어지지 않게 되어 매 쓰기 동작마다 저항 값이 달라지는 문제가 발생될 수 있다. In particular, during repeated write operations, clustering of oxygen vacancies occurs, resulting in fatigue, and due to this, the redistribution of oxygen ions in the memristor by the write voltage is not uniformly performed, resulting in a change in resistance value for each write operation. may occur.
따라서, 오랜 기간 반복하여 사용하여도 저항변화 성질(메모리 효과)이 유지되는 멤리스터가 필요하다.Therefore, there is a need for a memristor that maintains resistance change properties (memory effect) even after repeated use for a long period of time.
본 발명의 일 실시예에 따른 멤리스터 제조방법에 의하면 내구성과 자가정류기능을 향상시킬 수 있다.According to the memristor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, durability and self-rectification function can be improved.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법은1차 전극 준비단계, 1차 전극 위에 금속 산화물의 전구체 및 알칼리수산화물 수용액을 사용하여 멤리스터층을 증착하는 ALD단계 및 증착된 멤리스터층 위에 2차 전극을 증착하는 2차 전극 증착단계를 포함 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention is a first electrode preparation step, a precursor of a metal oxide and an alkali hydroxide aqueous solution on the first electrode It may include an ALD step of depositing a memristor layer using and a second electrode deposition step of depositing a second electrode on the deposited memristor layer.
ALD단계는, 1차 전극 위에 상기 금속 산화물의 전구체를 증착하는 단계, 금속 산화물의 전구체의 미반응물을 퍼징(purging)하는 제1퍼징 단계, 금속 산화물의 전구체의 증착층에 알칼리수산화물 수용액을 기화하여 제공하는 단계 및 알칼리수산화물 수용액의 미반응물을 퍼징하는 제2퍼징 단계를 포함할 수 있다.In the ALD step, the step of depositing the metal oxide precursor on the first electrode, the first purging step of purging the unreacted material of the metal oxide precursor, vaporizing an alkali hydroxide aqueous solution on the deposited layer of the metal oxide precursor, and a second purging step of purging unreacted substances in the aqueous alkali hydroxide solution.
1차 전극 위에 상기 금속 산화물의 전구체를 증착하는 단계는, 전이금속 산화물의 전구체를 사용하여 수행될 수 있다.The depositing of the metal oxide precursor on the first electrode may be performed using a transition metal oxide precursor.
상기 전이금속 산화물은 TiO2, ZnO, ZrO2 및 Al2O3 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The transition metal oxide may be at least one of TiO 2 , ZnO, ZrO 2 and Al 2 O 3 .
상기 알칼리수산화물 수용액은 LiOH, NaOH 및 NaCl 중 적어도 어느 하나의 수용액일 수 있다.The aqueous alkali hydroxide solution may be an aqueous solution of at least one of LiOH, NaOH, and NaCl.
상기 알칼리수산화물 수용액은 알칼리수산화물의 농도가 30wt%이상일 수 있다.The aqueous alkali hydroxide solution may have a concentration of 30 wt% or more of alkali hydroxide.
상기 ALD단계는, 상기 멤리스터층에 포함된 알칼리 금속의 양이 0.01wt%이상 5wt%이하가 되도록 상기 멤리스터층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The ALD step may include depositing the memristor layer such that the amount of alkali metal included in the memristor layer is 0.01 wt% or more and 5 wt% or less.
상기 1차 전극 또는 상기 2차 전극은 Pt, TiN, Cu, Au 및 Ag 중 어느 하나 이상으로 선택된 소재일 수 있다.The first electrode or the second electrode may be a material selected from any one or more of Pt, TiN, Cu, Au, and Ag.
상기 2차 전극은 스퍼터링(sputtering) 방식, 전자빔 증착(e-beam evaporator) 방식 및 열 증착(thermal evaporator) 방식 중 어느 하나로 증착될 수 있다.The second electrode may be deposited by any one of a sputtering method, an e-beam evaporator method, and a thermal evaporator method.
상기 ALD단계는 100℃이상 300℃이하에서 수행될 수 있다.The ALD step may be performed at 100° C. or more and 300° C. or less.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터는 1차 전극, 상기 1차 전극 상의 멤리스터층 및 상기 멤리스터층 상의 2차 전극을 포함하고, 상기 멤리스터층은 금속 산화물 및 알칼리 금속 도펀트를 포함하고, 상기 1차 전극과 상기 멤리스터층의 접면에서의 결함(defect) 밀도는 상기 2차 전극과 상기 멤리스터층의 접면에서의 결함 밀도와 상이할 수 있다.A metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a memristor layer on the first electrode, and a second electrode on the memristor layer, wherein the memristor layer is a metal oxide and an alkali metal dopant, wherein a defect density at an interface between the first electrode and the memristor layer may be different from a defect density at an interface between the second electrode and the memristor layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터층은 알칼리 금속의 이온이 저항변화 특성을 유발한다.In the metal oxide memristor layer doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention, ions of the alkali metal cause resistance change characteristics.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 알칼리 금속을 전하 이동체(carrier)로 사용하여 기존의 전하 이동체(O2-)의 신뢰성 저하문제를 방지한다.According to an embodiment of the present invention, an alkali metal is used as a charge carrier to prevent a decrease in reliability of an existing charge carrier (O 2- ).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 알칼리 금속의 증착 과정에 OH-기를 사용하여 ALD 제작과정에 형성되는 미반응 리간드로 발생하는 스니크 전류문제를 저감시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by using an OH − group in an alkali metal deposition process, it is possible to reduce a sneak current problem caused by an unreacted ligand formed in an ALD manufacturing process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부전극과 하부전극에 형성된 결함의 밀도를 달리하는 방법으로 자가정류기능을 가진 멤리스터를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, a memristor having a self-rectification function is provided by varying the density of defects formed on the upper electrode and the lower electrode.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존 ALD 장치와 범용 ALD 전구체를 이용하여 자가 정류 특성을 가지는 Na 기반 멤리스터를 제작하는 방법으로 기존 크로스바 어레이 멤리스터의 오랜 기술적 문제였던 스니크 전류문제와 신뢰성 문제를 크게 개선하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a Na-based memristor having self-rectification characteristics using an existing ALD device and a general-purpose ALD precursor solves the sneak current problem and reliability problem, which have been long-standing technical problems of the existing crossbar array memristor. has the effect of greatly improving
본 발명의 일 실시예에 따르면, 빠른 읽기, 쓰기 동작이 가능하며, 동시에 높은 집적도의 비휘발 메모리 소자를 제작할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a fast read and write operation is possible, and at the same time, a highly integrated non-volatile memory device can be manufactured.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 크로스바 어레이 구조 멤리스터 구현을 통하여 뉴로모픽 컴퓨팅 소자로서 핵심 역할을 할 수 있을 것으로 기대되며, 이미지 학습 및 인지에 사용되는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(convolution neural network; CNN) 알고리즘에 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is expected to play a key role as a neuromorphic computing element through the implementation of a crossbar array structure memristor, and a convolution neural network (CNN) used for image learning and recognition ) can be used in the algorithm.
도 1의 (a)는 크로스바 어레이 구조에서 멤리스터의 연결구조를 도시한 사시도이고, (b)는 비트라인과 워드라인을 지정하여 전압을 걸었을 때, 스니크 전류(Sneak Current)가 발생하는 모습을 나타낸 멤리스터의 연결구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 스니크 전류를 방지하기 위하여 정류회로를 추가한 멤리스터의 연결구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD단계에 각 원료의 노즐별 제어 방법을 나타낸 구형파 그래프이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터에서 멤리스터층의 Na 농도에 따른XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)의 Na 1s 분석결과이고, (b)는 30wt% 반응물을 사용하여 증착된 Na 도핑 TiO2 멤리스터층의 SIMS(secondary-ion mass spectrometry)의 그래프이다.
도 6은 NaOH 농도별 Na 도핑 TiO2 멤리스터층의 푸리에 변환 적외선 분광학(FT-IR) 그래프이다.
도 7의 (a)는 Na 도핑 TiO2멤리스터층의 NaOH 농도별 XRD(X-ray diffractometer) 분석그래프이고, (b)는 (211)회절 피크부분을 확대한 분석그래프이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터에서 멤리스터층의 아나타제(anatase) TiO2 결정 및 Na 삽입부(interstitial site)를 나타낸 모식도이고, (b)는 나트륨 함유량에 따라 각 축별 아나타제 TiO2의 격자 파라미터의계산결과를 나타낸 그래프이다.
도 9의 (a)는 Na 도핑 TiO2멤리스터층의 NaOH 농도별 라만 시프트(Raman shift)를 나타낸 그래프이고, (b)는 라만 피크 위치에 따른 Raman 진동모드를 나타내는 모식도이다.
도 10의 (a) 내지 (d)는 각각 0wt%, 10wt%, 20wt%, 30wt%의 NaOH 반응물로 도핑한 Na 도핑 TiO2 멤리스터의 저항변화 측정 결과를 나타낸 전압-전류의 저항변화 그래프(hysteresis graph)이다.
도 11의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 30wt%의 NaOH수용액을 사용하여 제작한 Na도핑 TiO2 멤리스터의 유지력을 나타낸 시간 대 전류 그래프이고, (b)는 아날로그 메모리 특성을 나타낸 그래프이다.
도 12의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 30wt%의 NaOH 수용액을 사용하여 도핑한 TiO2멤리스터의저항변화를 나타낸 I-V 그래프이고, (b)는 I-V가 변화하는 각 단계에서 멤리스터의에너지 밴드를 나타낸 모식도이다.Figure 1 (a) is a perspective view showing the connection structure of the memristor in the crossbar array structure, (b) is a sneak current (Sneak Current) is generated when a voltage is applied by designating a bit line and a word line It is a perspective view showing the connection structure of the memristor.
2 is a perspective view showing a connection structure of a memristor to which a rectifier circuit is added to prevent a sneak current according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention.
4 is a square wave graph showing a control method for each nozzle of each raw material in an ALD step according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 (a) is the
6 is a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) graph of the Na-doped TiO 2 memristor layer for each NaOH concentration.
7 (a) is an X-ray diffractometer (XRD) analysis graph for each NaOH concentration of the Na-doped TiO 2 memristor layer, and (b) is an analysis graph in which the (211) diffraction peak portion is enlarged.
8(a) is a schematic diagram showing an anatase TiO 2 crystal and Na interstitial site of a memristor layer in a metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention, ( b) is a graph showing the calculation results of the lattice parameters of anatase TiO 2 for each axis according to the sodium content.
Figure 9 (a) is a graph showing the Raman shift (Raman shift) for each NaOH concentration of the Na-doped TiO 2 memristor layer, (b) is a schematic diagram showing the Raman vibration mode according to the Raman peak position.
10 (a) to (d) are voltage-current resistance change graphs showing the resistance change measurement results of Na-doped TiO 2 memristors doped with 0wt%, 10wt%, 20wt%, and 30wt% NaOH reactants, respectively ( hysteresis graph).
Figure 11 (a) is a time vs. current graph showing the retention force of the Na-doped TiO 2 memristor fabricated using a 30wt% NaOH aqueous solution according to an embodiment of the present invention, (b) shows the analog memory characteristics it's a graph
12 (a) is an IV graph showing the resistance change of a TiO 2 memristor doped using a 30 wt% NaOH aqueous solution according to an embodiment of the present invention, and (b) is a memristor at each stage of IV change. It is a schematic diagram showing Lister's energy band.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 스니크 전류를 방지하기 위하여 정류회로를 추가한 멤리스터의 연결구조를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing a connection structure of a memristor to which a rectifier circuit is added to prevent a sneak current according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터는 1차 전극(230), 1차 전극 상의 멤리스터층(210, 220) 및 멤리스터층(210, 220) 상의 2차 전극(240)을 포함하며, 1차 전극(230)과 멤리스터층(210, 220) 사이의 접합면과 2차 전극(240)과 멤리스터층(210, 220) 사이의 접합면의 결함 밀도가 상이한 특징이 있다.A metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention includes a
1차 전극(230)은 금속 산화물 멤리스터층(210, 220)의 양측에 구성되는 두 단자 중 하나에 해당한다. 멤리스터층(210, 220)의 양측을 구성하는 단자는 Pt, TiN, Cu, Au 및 Ag 중 적어도 어느 하나로 선택된 소재일 수 있다. 1차 전극(230)은 멤리스터층(210, 220) 소재의 일함수(work function)를 고려하여 결정된다. 예컨대, 멤리스터층(210, 220)의 소재가 TiO2인 경우 Pt로 준비되는 것이 바람직하다. 1차 전극(230)은 워드라인(10)과 연결될 수 있다. 1차 전극(230)과 금속 산화물 멤리스터층(210, 220) 사이에는 다수의 결함이 형성되어 높은 수준의 쇼트키 장벽이 형성된다.The
금속 산화물 멤리스터층(210, 220)은 알칼리금속으로 도핑된 금속 산화물일 수 있다. 금속 산화물 멤리스터층(210, 220)은 1차 전극(230) 및 2차 전극(240) 사이에 형성되어 1차 전극(230)과 2차 전극(240) 사이에 저장된 저항의 크기에 따라 전류를 흘려주는 역할을 한다. 금속 산화물 멤리스터층(210, 220)은 TiO2 뿐만 아니라 ZnO, Al2O3, ZrO2 등 전이금속 산화물 중 선택될 수 있으며, 알칼리 금속은 Li, Na 등일 수 있다. 알칼리 금속은 인가되는 스위칭 전압에 따라 박막 내부에서 이동, 재분포를 통하여 저항변화 특성을 나타낸다.The metal oxide memristor layers 210 and 220 may be a metal oxide doped with an alkali metal. The metal oxide memristor layers 210 and 220 are formed between the
2차 전극(240)은 1차 전극(230)과 이격되어 금속 산화물 멤리스터층(210, 220) 상에 형성된다. 2차 전극(240)은 1차 전극(230)과 동일한 금속일 수 있다. 2차 전극(240)이 1차 전극(230)과 동일한 금속이라면 결함의 크기가 1차 전극(230)보다 적게 형성될 수 있다. 2차 전극(240)과 금속 산화물 멤리스터층(210, 220) 사이에 형성된 쇼트키 장벽의 크기는 1차 전극(230)과 금속 산화물 멤리스터층(210, 220) 사이에 형성된 쇼트키 장벽의 크기보다 작을 수 있다. 2차 전극(240)은 비트라인(20)과 연결될 수 있다.The
도 1에서 설명한 바와 같이 일반적인 크로스바 어레이 구조의 멤리스터(30)는 역방향으로 흐르는 전류를 제어할 수 없으므로 주변의 멤리스터(36)를 우회하여 흐르는 스니크 전류를 막을 수 없다. 그러나, 멤리스터의 제작과정에서 정류구조를 함께 형성한다면 도 2에 도시된 바와 같이, 저전압이 걸리는 주변의 멤리스터(210, 230, 240)를 우회하는 회로로 스니크 전류가 흐르지 못하므로 지정된 멤리스터(220, 230, 240)에서 측정되는 노이즈를 막을 수 있다.As described in FIG. 1 , since the
본 발명의 일 실시예에 따른 멤리스터는 멤리스터층의 상부와 하부에 형성된 쇼트키 접합의 쇼트키 장벽의 크기가 상이하게 형성되므로, 정류회로로 기능할 수 있고, 스니크 전류로 인한 노이즈를 막을 수 있는 특징이 있다. Since the memristor according to an embodiment of the present invention has different sizes of the Schottky barriers of the Schottky junctions formed on the top and bottom of the memristor layer, it can function as a rectifying circuit and reduce noise due to a sneak current. There are features that can prevent it.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤리스터는 멤리스터층이 알칼리 금속이 도핑된 금속 산화물로 구성되고, 멤리스터층에서 휘발성이 없는 알칼리 금속이 전하 운반체로 기능하므로, 장기간 사용에도 노화를 막을 수 있다.In addition, in the memristor according to an embodiment of the present invention, since the memristor layer is composed of a metal oxide doped with an alkali metal and the non-volatile alkali metal functions as a charge carrier in the memristor layer, aging can be prevented even during long-term use. can
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤리스터층은 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)을 통해 제조될 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤리스터의 제조방법에 대해 설명한다. Meanwhile, the memristor layer according to an embodiment of the present invention may be manufactured through atomic layer deposition (ALD). Hereinafter, a method for manufacturing a memristor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 금속 산화물 멤리스터 제조방법은 1차 전극이 준비되는 1차 전극 준비단계(S310),1차 전극 위에 금속 산화물의 전구체 및 알칼리수산화물 수용액을 사용하여 원자층 증착하는 ALD단계(S320) 및 증착된 상기 금속 산화물의 전구체 및 알칼리수산화물 수용액 위에 2차 전극을 증착하는 2차 전극 증착단계(S330)를 포함한다.The metal oxide memristor manufacturing method according to the present invention includes a first electrode preparation step (S310) in which a first electrode is prepared, an ALD step (S320) of atomic layer deposition using a metal oxide precursor and an aqueous alkali hydroxide solution on the first electrode and a second electrode deposition step (S330) of depositing a second electrode on the deposited precursor of the metal oxide and the aqueous alkali hydroxide solution.
1차 전극을 준비하는 단계(S310)는 금속 전극을 준비하는 일반적인 방법으로서 스퍼터링(sputtering), 전자 빔 증착(e-beam evaporator) 방식, 열 증착(thermal evaporator) 방식 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그러나, 1차 전극이 형성되는 방법은 결함없이 증착될 수만 있다면 어떠한 방법을 선택하여도 무방하다. 예를 들어, 1차 전극은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD), 원자층 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다. In the step of preparing the first electrode (S310), any one of sputtering, e-beam evaporator, and thermal evaporator may be used as a general method of preparing the metal electrode. However, as a method of forming the first electrode, any method may be selected as long as it can be deposited without defects. For example, the first electrode may be formed by a method such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition.
ALD단계(S320)는 금속 산화물의 전구체가 증착되는 단계(S322), 금속 산화물의 전구체의 미반응물을 퍼징하는 제1퍼징 단계(S324), 금속 산화물의 전구체의 증착층에 알칼리수산화물 수용액을 기화하여 제공하는 단계(S326) 및 알칼리수산화물 수용액의 미반응물을 퍼징하는 제2퍼징단계(S328)를 포함한다. The ALD step (S320) is a step of depositing a metal oxide precursor (S322), a first purging step of purging the unreacted material of the metal oxide precursor (S324), vaporizing an alkali hydroxide aqueous solution on the deposited layer of the metal oxide precursor, A step of providing (S326) and a second purging step of purging unreacted substances in the aqueous alkali hydroxide solution (S328).
ALD 단계(S320)에서 알칼리 금속이 도핑된 금속 산화물 멤리스터층이 증착된다. ALD단계는 피증착층에 전구체의 화학반응이 일어나는 것을 전제로 한 공정이므로 Pt같이 반응성 낮은 금속 위에 ALD(atomic layer deposition)로 증착될 경우 결함이 다수 발생하는 특징이 있다. 따라서 1차 전극과 금속 산화물의 전구체 사이의 접합면은 비교적 높은 쇼트키 장벽(Schottky barrier)을 갖게 된다.In the ALD step (S320), a metal oxide memristor layer doped with an alkali metal is deposited. Since the ALD step is a process on the premise that a chemical reaction of a precursor occurs in the layer to be deposited, many defects occur when deposited on a metal with low reactivity such as Pt by ALD (atomic layer deposition). Therefore, the junction surface between the primary electrode and the metal oxide precursor has a relatively high Schottky barrier.
ALD단계와 관련하여 본 발명의 일 실시예로서, TiO2에 Na+가 도핑된 멤리스터층을 제작하는 제어방법을 나타낸 도 4를 추가로 참조하여 설명한다.As an embodiment of the present invention in relation to the ALD step, a description will be made with reference to FIG. 4 showing a control method for fabricating a memristor layer doped with Na + in TiO 2 .
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD단계에 각 원료의 노즐별 제어 방법을 나타낸 구형파 그래프이다.4 is a square wave graph showing a control method for each nozzle of each raw material in an ALD step according to an embodiment of the present invention.
금속 산화물의 전구체가 증착되는 단계(S322)는 도 4의 금속 산화물의 전구체를 제공하는 제1 노즐의 제어 펄스(410)에 의해 개시된다. Step S322 in which the precursor of the metal oxide is deposited is initiated by the
먼저, 최초 금속 산화물의 전구체가 증착된다.(S322) 제1 노즐의 제어 펄스(410) 신호에 따라 1차 전극 상에 금속 산화물의 전구체가 제공된다. 금속 산화물의 전구체는 증착하고자 하는 금속 산화물의 종류에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물로 TiO2를 선택한 경우 TTIP(티타늄 이소프로폭사이드, C12H28O4Ti) 또는 TiCl4(티타늄 클로라이드) 중 어느 하나가 금속 산화물의 전구체로 사용될 수 있다. TTIP는 제1 노즐의 제어 펄스(410)에 동기화되어 1차 전극 상에 제공될 수 있다.First, a metal oxide precursor is first deposited. (S322) A metal oxide precursor is provided on the first electrode according to the
금속 산화물의 전구체는 TTIP에 한정되지는 않는다. 증착되는 금속은 TiO2 뿐만 아니라 ZnO, Al2O3 ZrO2 등 전이금속 산화물 중 선택될 수 있으며, 이들 금속의 전구체 중 물을 반응물로 하는 ALD용 전구체가 선택될 수 있다. 예컨대 Al2O3의 전구체로서 TMA(Al(CH3)3)가 선택될 수 있다.The precursor of the metal oxide is not limited to TTIP. The metal to be deposited may be selected from transition metal oxides such as ZnO, Al 2 O 3 ZrO 2 as well as TiO 2 , and among precursors of these metals, precursors for ALD using water as a reactant may be selected. For example, TMA(Al(CH 3 ) 3 ) may be selected as a precursor of Al 2 O 3 .
이후 제1퍼징 단계에서 비활성 기체를 공급하여 반응하지 않고 남아있는 TTIP를 제거할 수 있다.(S324) 퍼징 기간은 금속 산화물의 전구체가 모두 제거될 수 있다면 어떠한 시간을 선택하여도 무방하다. 퍼징 기체로서 비활성 기체를 사용할 수 있으며, Ar기체를 사용할 수 있다. 퍼징 기체는 금속 산화물의 전구체와 알칼리수산화물 수용액이 공급되어 반응한 후 주입되어 표면에서 반응하고 남은 물질을 제거하는 역할을 한다. 퍼징 기체는 퍼징기체 제어 펄스(430)에 동기화되어 제공될 수 있다.Thereafter, in the first purging step, an inert gas may be supplied to remove unreacted TTIP. (S324) Any purging period may be selected as long as all metal oxide precursors can be removed. An inert gas may be used as a purging gas, and Ar gas may be used. The purging gas is injected after the precursor of the metal oxide and the aqueous alkali hydroxide solution are supplied and reacted to react and remove remaining substances from the surface. Purging gas may be provided in synchronization with the purging
알칼리수산화물 수용액을 기화하여 공급하는 단계에서 알칼리수산화물 수용액을 기체상태로 공급한다.(S326) 알칼리수산화물 수용액은 매우 미세한 수준으로 분산증착해야 한다. 따라서, 알칼리수산화물이 미량씩 증발할 수 있도록 상온에서 분산증착한다. 또한, 알칼리수산화물 수용액은 쉽게 증발될 수 있도록 0.05Torr 이하의 조건에서 주입되는 것이 바람직하다. 도핑하고자 하는 알칼리 금속이 Na인 경우 NaOH 수용액이알칼리수산화물 수용액에 해당한다. 알칼리수산화물 수용액의 물은 금속 산화물의 전구체와 반응하는 반응물(reactant)의 역할을 하며, 수산화기는 금속 산화물의 전구체의 미반응 라디칼을 제거하는 역할을 한다. 알칼리 금속 이온은 완전히 이온화되므로 격자구조와 공유결합의 성질이 작다. 따라서, 금속 산화물 격자구조에서 용이하게 이동할 수 있으므로 전하운반체로 작용할 수 있다. 알칼리수산화물 수용액은 금속 산화물의 전구체가 퍼징된 후 주입되도록 알칼리수산화물 수용액 제어 펄스(420)에 의해 제어된다. 알칼리수산화물은 다양하게 선택될 수 있다. 예컨대 Li+을 사용하여도 가능하다. 이 경우 LiOH의 수용액을 사용할 수 있다. 수산화기를 사용하여 생기는 미반응 라디칼 제거 효과를 포기하고, 알칼리 금속염을 사용할 수도 있다. 이 경우 NaCl 등 중성 알칼리 염을 사용할 수 있다.In the step of evaporating and supplying the aqueous alkali hydroxide solution, the aqueous alkali hydroxide solution is supplied in a gaseous state (S326). The aqueous alkali hydroxide solution must be dispersed and deposited at a very fine level. Therefore, the dispersion deposition is performed at room temperature so that the alkali hydroxide can be evaporated in small amounts. In addition, the aqueous alkali hydroxide solution is preferably injected under conditions of 0.05 Torr or less so that it can be easily evaporated. When the alkali metal to be doped is Na, the NaOH aqueous solution corresponds to the alkali hydroxide aqueous solution. Water in the aqueous alkali hydroxide solution serves as a reactant reacting with the metal oxide precursor, and the hydroxyl group serves to remove unreacted radicals of the metal oxide precursor. Alkali metal ions are completely ionized, so the lattice structure and the nature of covalent bonds are small. Therefore, since it can move easily in the metal oxide lattice structure, it can act as a charge carrier. The aqueous alkali hydroxide solution is controlled by the aqueous alkali
공급된 알칼리수산화물 수용액 중 물은 TTIP의 탄소기와 반응하여 TTIP를 TiO2로 변환한다. 한편, 알칼리수산화물의 OH-기는 TTIP의 미반응 탄소기(리간드)와 반응하여 TiO2의 잔류 탄소기를 제거하는 역할을 한다.Water in the supplied aqueous alkali hydroxide solution reacts with carbon groups of TTIP to convert TTIP into TiO 2 . Meanwhile, the OH - group of alkali hydroxide reacts with unreacted carbon groups (ligands) of TTIP to remove residual carbon groups of TiO 2 .
알칼리수산화물 수용액을 공급하는 단계(S326)는 TTIP가 모두 반응할 때까지 유지된다. 이때, 멤리스터층에 도핑되는 농도를 제어하기 위하여 알칼리수산화물 수용액은 초반에만 알칼리수산화물 수용액을 인가하고, 남은 TTIP를 반응시키기 위해 정제수를 공급할 수 있다.The step of supplying an aqueous alkali hydroxide solution (S326) is maintained until all of the TTIP reacts. At this time, in order to control the doping concentration of the memristor layer, the aqueous alkali hydroxide solution may be applied only at the beginning, and purified water may be supplied to react the remaining TTIP.
이후 제2퍼징 단계(S328)에서 비활성 기체를 공급하여 반응하지 않고 남아있는 알칼리수산화물 수용액을 제거할 수 있다. 퍼징 시간은 알칼리수산화물 수용액이 모두 제거될 수 있다면 어떠한 기간을 선택하여도 무방하다.Thereafter, in the second purging step (S328), an inert gas may be supplied to remove the remaining alkali hydroxide aqueous solution without reacting. As for the purging time, any period may be selected as long as all of the aqueous alkali hydroxide solution can be removed.
이상의 단계를 거쳐서 알칼리 금속이 도핑된 금속 산화물이 1개층 만큼 증착된다. ALD단계를 반복하여 알칼리 금속이 도핑된 금속 산화물을 1차 전극 위에 다층으로 적층할 수 있다.(S329)Through the above steps, one layer of metal oxide doped with an alkali metal is deposited. By repeating the ALD step, the alkali metal-doped metal oxide can be stacked in multiple layers on the first electrode (S329).
이상의 ALD단계는 100℃이상 300℃이하의 온도에서 수행될 수 있다. ALD 단계는 반응성이 높으므로 상온에서 수행가능하다.The above ALD step may be performed at a temperature of 100° C. or more and 300° C. or less. Since the ALD step is highly reactive, it can be performed at room temperature.
증착된 금속 산화물 위에 2차 전극을 증착한다.(S230) 2차 전극은 1차 전극에 대응되는 상대 단자로서, Pt, TiN, Cu, C 중 어느 하나 이상으로 선택된 소재일 수 있다. 선택 기준 등은 1차 전극과 동일하므로 생략한다.A second electrode is deposited on the deposited metal oxide. (S230) The second electrode is a counter terminal corresponding to the first electrode and may be a material selected from Pt, TiN, Cu, or C. The selection criteria, etc. are the same as those of the primary electrode, so they are omitted.
2차 전극은 1차 전극과 달리 금속 산화물층 위에 금속층을 형성한다. 금속층은 일반적인 스퍼터링, 전자빔 증착, 열 증착 중 어느 하나의 방법으로 증착될 수 있다. 스퍼터링은 하부층과의 화학반응을 전제로 하지 않으므로 금속 산화물층과 2차 전극사이에는 비교적 적은 결함(defect)이 형성된다. 따라서 결함이 많은 1차 전극과 금속 산화물층 사이의 접합보다 낮은 수준의 쇼트키 장벽이 형성된다.Unlike the first electrode, the second electrode forms a metal layer on the metal oxide layer. The metal layer may be deposited by any one of general sputtering, electron beam evaporation, and thermal evaporation. Since sputtering does not presuppose a chemical reaction with the lower layer, relatively few defects are formed between the metal oxide layer and the second electrode. Accordingly, a Schottky barrier of a lower level than that of the junction between the defective primary electrode and the metal oxide layer is formed.
이상의 방법으로, 1차 전극, 1차전극 상의 멤리스터층, 멤리스터층 상의 2차 전극을 포함하고, 멤리스터층은 금속 산화물 및 알칼리 금속 도펀트를 포함한 구조를 형성할 수 있다. 특히 증착 과정의 반응성 차이를 이용하여 1차 전극과 멤리스터층 사이의 접면에서의 결함 밀도와 2차 전극과 멤리스터층의 접면에서의 결함 밀도를 상이하게 구현할 수 있다. 이러한 양 접면에서의 물성차이는 후술할 자가 정류작용을 발생시켜서 스위치를 구성하지 않고 노이즈를 없앨 수 있다. ALD로 멤리스터층을 증착하는 방법과 스퍼터링으로 전극을 순차적으로 증착하여 자연스럽게 결함 밀도를 다르게 형성할 수 있다.In the above method, a structure including a first electrode, a memristor layer on the first electrode, and a second electrode on the memristor layer, and the memristor layer including a metal oxide and an alkali metal dopant can be formed. In particular, the defect density at the interface between the first electrode and the memristor layer and the defect density at the interface between the second electrode and the memristor layer can be implemented differently by using the difference in reactivity of the deposition process. The difference in physical properties between the two interfaces generates a self-rectification action to be described later, so that noise can be eliminated without configuring a switch. It is possible to naturally form different defect densities by depositing a memristor layer by ALD and sequentially depositing electrodes by sputtering.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터에서 멤리스터층의 Na 농도에 따른XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)의 Na 1s 분석결과이고, (b)는 30wt% 반응물을 사용하여 증착된 Na 도핑 TiO2 멤리스터층의 SIMS(secondary-ion mass spectrometry)의 그래프이다.Figure 5 (a) is the
도 5의 (a)를 참조하면, Na 1s XPS측정 결과 Na 1s peak 위치의 강도가 농도가 높은 알칼리 금속수산화물 수용액을 사용할수록 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, NaOH의 농도에 따라 Na+이온의 도핑레벨을 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 5 , as a result of
도 5의 (b)를 참조하면, 30wt% NaOH 농도의 수용액을 사용한 Na 도핑 TiO2 멤리스터층에서 표면으로부터 깊이방향으로 Na가 비교적 균일한 농도로 도핑되었음을 확인할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 5, it can be seen that Na is doped at a relatively uniform concentration from the surface to the depth in the Na-doped TiO 2 memristor layer using an aqueous solution having a 30 wt% NaOH concentration.
도 6은 NaOH 농도별 Na 도핑 TiO2 멤리스터층의 푸리에 변환 적외선 분광학(FT-IR) 그래프이다.6 is a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) graph of the Na-doped TiO 2 memristor layer for each NaOH concentration.
상술한 바와 같이, 본 발명의 주된 특징 중 하나는 전구체에 대한 반응공정에서 수산화기를 사용함으로써, ALD 공정 중 생성되는 잔류 리간드를 최소화하는 데에 있다.As described above, one of the main characteristics of the present invention is to minimize the residual ligand generated during the ALD process by using a hydroxyl group in the reaction process for the precursor.
그래프에 나타난 바와 같이 NaOH의 함량이 증대됨에 따라 그래프상 나타난 탄소 관련 측정값이 작아지는 것을 확인할 수 있다. 이로 인하여, TiO2와 같은 금속 산화물의 불순물이 적어지는 효과가 있음을 알 수 있다. 특히 탄소계 미반응 리간드는 전도성을 향상시켜서 스니크 전류를 증대시키는 문제가 있었으나, 수산화물을 사용한 ALD반응으로 스니크 전류의 양을 줄일 수 있다.As shown in the graph, it can be seen that as the content of NaOH increases, the carbon-related measured value shown in the graph decreases. Due to this, it can be seen that there is an effect of reducing impurities of the metal oxide such as TiO 2 . In particular, the carbon-based unreacted ligand has a problem of increasing the sneak current by improving the conductivity, but the amount of the sneak current can be reduced by the ALD reaction using a hydroxide.
도 7의 (a)는 Na 도핑 TiO2멤리스터층의 NaOH 농도별 XRD(X-ray diffractometer) 분석그래프이고, (b)는 (211)회절 피크부분을 확대한 분석그래프이다.7 (a) is an X-ray diffractometer (XRD) analysis graph for each NaOH concentration of the Na-doped TiO 2 memristor layer, and (b) is an analysis graph in which the (211) diffraction peak portion is enlarged.
도 7의 (a)를 참조하면, (101), (211) 방향으로 우선 배향된 아나타제 상 TiO2박막이 성장된 것을 확인할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 7 , it can be seen that an anatase phase TiO 2 thin film oriented preferentially in (101) and (211) directions was grown.
도 7의 (b)에서 Na이 적게 도핑된 하부의 그래프들과 상부의 그래프를 비교하면, Na 도핑량이 증가할수록, (211) 면간거리가 감소하여 피크가 우측으로 옮겨가는 것을 확인할 수 있다.In (b) of FIG. 7, comparing the lower and upper graphs in which Na is doped less, it can be seen that as the Na doping amount increases, the (211) interplanar distance decreases and the peak shifts to the right.
도 8의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터에서 멤리스터층의 아나타제(anatase) TiO2 결정 및 Na 삽입부(interstitial site)를 나타낸 모식도이고, (b)는 나트륨 함유량에 따라 각 축별 아나타제 TiO2의 격자 파라미터의 계산결과를 나타낸 그래프이다.8(a) is a schematic diagram showing an anatase TiO 2 crystal and Na interstitial site of a memristor layer in a metal oxide memristor doped with an alkali metal according to an embodiment of the present invention, ( b) is a graph showing the calculation results of the lattice parameters of anatase TiO 2 for each axis according to the sodium content.
도 8의 (a)를 참조하면, TiO2 아나타제 격자는 Na이 추가될 수있는 삽입공간(interstitial site)에 Na+이 삽입될 경우 c축으로는 격자 수축하고 a축으로 격자가 확장된다. 나트륨 함유율 당 격자 간격을 나타낸 그래프를 도 8의 (b)에 나타내었다.Referring to (a) of FIG. 8, the TiO 2 anatase lattice contracts in the c-axis and expands in the a-axis when Na + is inserted into an interstitial site where Na can be added. A graph showing the lattice spacing per sodium content is shown in FIG. 8(b).
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 c축은 Na함량이 증대될수록 격자간격이 줄어들고, a축은 나트륨함량이 증대될수록 격자간격이 늘어난다.As shown in (b) of FIG. 8, the lattice spacing of the c-axis decreases as the Na content increases, and the lattice spacing of the a-axis increases as the sodium content increases.
따라서, 도 7의 (b)에서 c축인 (211) 면간거리가 감소한 것은 Na의 삽입이 TiO2 격자 안에 균일하게 일어났음을 의미한다.Therefore, the decrease in the (211) interplanar distance, which is the c-axis, in FIG. 7(b) means that the insertion of Na occurred uniformly in the TiO 2 lattice.
도 9의 (a)는 Na 도핑 TiO2멤리스터층의 NaOH 농도별 라만 시프트(Raman shift)를 나타낸 그래프이고, (b)는 라만 피크 위치에 따른 Raman 진동모드를 나타내는 모식도이다.Figure 9 (a) is a graph showing the Raman shift (Raman shift) for each NaOH concentration of the Na-doped TiO 2 memristor layer, (b) is a schematic diagram showing the Raman vibration mode according to the Raman peak position.
도 9의 (a)에 도시된 라만 시프트 그래프를 참조해보면, 나트륨 함량이 증대됨에 따라 399cm-1, 513cm-1, 639cm-1의 피크가 우측으로 움직이는 경향성을 볼 수 있다.Referring to the Raman shift graph shown in (a) of FIG. 9, as the sodium content increases, peaks at 399 cm -1 , 513 cm -1 , and 639 cm -1 tend to move to the right.
도 9의 (b)는 각 라만 피크 위치에 해당하는 진동모드를나타낸다. 삽입 영역에 Na이 삽입되는 경우 진동방향 등에 영향을 미쳐서 라만그래프 상 피크가 이동한다. 이상을 통해 Na이 TiO2 격자 안에 균일하게 도핑 되었음을 확인할 수 있다.9(b) shows the vibration mode corresponding to each Raman peak position. When Na is inserted into the insertion region, the peak on the Raman graph moves due to the vibration direction and the like. Through the above, it can be confirmed that Na is uniformly doped in the TiO 2 lattice.
도 10의 (a) 내지 (d)는 각각 0wt%, 10wt%, 20wt%, 30wt%의 NaOH 반응물로 도핑한 Na 도핑 TiO2 멤리스터의 저항변화 측정 결과를 나타낸 전압-전류의 저항변화 그래프(hysteresis graph)이다.10 (a) to (d) are voltage-current resistance change graphs showing the resistance change measurement results of Na-doped TiO 2 memristors doped with 0wt%, 10wt%, 20wt%, and 30wt% NaOH reactants, respectively ( hysteresis graph).
각 그래프들은 모두 0볼트를 기준으로 좌측은 수평에 가깝고, 우측은 일반적인 저항-전류 그래프를 갖는다. 다시 말해서 Na+의 함량과 무관하게 자가정류특성(Schottky diode 특성)을 갖는다.Each of the graphs is close to horizontal on the left side and has a general resistance-current graph on the right side based on 0 volt. In other words, it has self-rectification characteristics (Schottky diode characteristics) regardless of the content of Na + .
본 발명에 따르면, 1차 전극, 1차 전극 상의 멤리스터층, 멤리스터층 상에 2차 전극을 형성하는 구성을 갖는다. 따라서, 1차 전극과 멤리스터층 사이와 멤리스터층과 2차 전극 사이에 쇼트키 다이오드가 형성된다. 이 두개의 다이오드는 서로 대칭이므로 서로 영향이 상쇄되어야 하지만, 쇼트키 다이오드의 성능을 달리하여 일방향으로만 쇼트키 다이오드 특성을 발생시킬 수 있다.According to the present invention, a first electrode, a memristor layer on the first electrode, and a second electrode are formed on the memristor layer. Thus, Schottky diodes are formed between the primary electrode and the memristor layer and between the memristor layer and the secondary electrode. Since these two diodes are symmetrical to each other, their influences must be offset, but Schottky diode characteristics can be generated in only one direction by varying the performance of the Schottky diode.
즉, 1차 전극과 멤리스터층의 접면에서의 결함 밀도(defect)와 2차 전극과 멤리스터층의 접면에서의 결함 밀도를 서로 상이하게 구성하여 결함으로 인해 결정되는 일함수의 크기를 다르게 제어할 수 있다.That is, by configuring the defect density at the interface between the primary electrode and the memristor layer and the defect density at the interface between the secondary electrode and the memristor layer to be different from each other, the size of the work function determined by the defects is controlled differently. can do.
예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 구성에서 1차 전극과 2차 전극은 모두 Pt로 구성되었으므로 동일한 쇼트키 다이오드가 형성된다. 그러나, 1차 전극 위에 TiO2를 성장시킬 때 Pt의 낮은 반응성으로 인하여 많은 결함이 발생한다. 이에 반해 멤리스터층과 2차 전극 사이의 계면(이하 상부계면)은 성장이 완료된 후에 2차 전극이 증착되어 결함 농도가 적은 계면이 형성되었기 때문에 두 쇼트키 다이오드의 성질이 상이하다.For example, in the configuration according to an embodiment of the present invention, since both the first electrode and the second electrode are made of Pt, the same Schottky diode is formed. However, when growing TiO 2 on the primary electrode, many defects occur due to the low reactivity of Pt. On the other hand, the interface between the memristor layer and the secondary electrode (hereinafter referred to as the upper interface) has different properties because the secondary electrode is deposited after the growth is completed to form an interface with a low defect concentration.
즉 하부계면에 더 높은 쇼트키 장벽이 형성되어 양의 전압에서는 상부계면에 순방향 전압(forward bias)이 인가되어 전류가 잘 흐르는 반면 음의 전압에서는 역방향 전압(backward bias)이 인가되어 전류가 흐르지 않는다. 이에 비하여 2차 전극과 멤리스터층의 접면(이하 하부계면)의 경우 하부계면의 정류특성과 정확히 반대의 역할을 하나 정류작용의 정도가 작으므로 상쇄된다. 따라서, 남은 하부계면의 정류특성만이 나타난다.That is, a higher Schottky barrier is formed at the lower interface, so that a forward bias is applied to the upper interface at a positive voltage and current flows well, whereas a backward bias is applied at a negative voltage and current does not flow. . In contrast, in the case of the interface between the secondary electrode and the memristor layer (hereinafter referred to as the lower interface), the rectification characteristics of the lower interface play a role exactly opposite to that of the lower interface, but the degree of rectification is small, so it is offset. Therefore, only the rectifying characteristics of the remaining lower interface appear.
본 명세서에서는 1차 전극과 멤리스터층의 접면을 ALD를 사용한 증착으로 결함을 발생시키는 한편, 2차 전극과 멤리스터층의 접면은 스퍼터링을 통해 결함이 최소화된 접합면을 만드는 방법을 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 멤리스터층을 먼저 만들고, 양측에 1차 전극과 2차 전극을 형성할 때, 스퍼터링 조건을 제어하여 결함의 양을 달리하는 방법으로도 동일한 효과를 얻을 수 있다.In this specification, a method is described in which defects are generated at the interface between the first electrode and the memristor layer by deposition using ALD, while the interface between the second electrode and the memristor layer is sputtered to make a junction surface with minimized defects. It is not limited. For example, when the memristor layer is first formed and the first electrode and the second electrode are formed on both sides, the same effect can be obtained by controlling sputtering conditions to vary the amount of defects.
도 9의 (a)에서 (d)를 살펴보면, 실효성있는 전압구간인 -2V에서 2V사이에서 저항변화 히스테리시스(hysteresis)가 명확히 드러나는 실시예는 30wt%의 NaOH 수용액을 사용하여 ALD 성장시킨 멤리스터이다. 약 25wt% 이상의 NaOH 수용액을 사용한 ALD 성장시킨 멤리스터부터 저항변화 히스테리시스 곡선이 명확하게 드러나기 시작하므로 25wt%보다 높은 농도의 NaOH 수용액을 사용하여 멤리스터를 제작할 수 있으며, 보다 바람직하게는 30wt%이상의 농도가 바람직하다. 25wt%의 농도에서 도핑된 알칼리 금속의 양이 약 0.01wt%로 예상되므로 도핑된 알칼리 금속의 양은 0.01wt%이상이 바람직하다.Looking at (a) to (d) of FIG. 9, an example in which resistance change hysteresis is clearly revealed between -2V and 2V, which is an effective voltage range, is a memristor grown by ALD using 30 wt% NaOH aqueous solution . Since the resistance change hysteresis curve begins to appear clearly from the memristor grown by ALD using an aqueous NaOH solution of about 25wt% or more, it is possible to manufacture a memristor using an aqueous NaOH solution of a concentration higher than 25wt%, and more preferably a concentration of 30wt% or more is preferable Since the amount of doped alkali metal is expected to be about 0.01 wt% at a concentration of 25 wt%, the amount of doped alkali metal is preferably 0.01 wt% or more.
이때, 도핑된 알칼리 금속의 양이 5wt%를 넘긴 경우 TiO2 자체의 결정구조에 영향을 미칠 수 있으므로 도핑된 알칼리 금속의 양은 5wt%이하가 바람직하다. At this time, when the amount of the doped alkali metal exceeds 5 wt%, the crystal structure of TiO 2 itself may be affected, so the amount of the doped alkali metal is preferably 5 wt% or less.
한편, 도 10의 (d)의 경우 상승구간의 전압전류 그래프와 하락 구간의 전압전류 그래프 사이에 간격이 있는 저항변화 히스테리시스 루프(hysteresis loop)가 형성된다. 이러한 변화는 박막 내에 Na+와 같은 알칼리 금속 이온이 전압에 의해 이동 및 재분포로 인해 발생하는 저항변화 특성을 의미한다.On the other hand, in the case of (d) of FIG. 10, a resistance change hysteresis loop with a gap is formed between the voltage current graph of the rising section and the voltage current graph of the falling section. This change refers to a resistance change characteristic that occurs due to movement and redistribution of alkali metal ions such as Na + in the thin film by voltage.
도 10의 (a) 내지 (d)는 10 내지 50사이클의 전압-전류 변화를 도시하였다. 도시된 바와 같이 반복된 전압 인가 및 측정에도 측정값에 편차가 발생하지 않았으며, 특히 (d)의 경우 양의 전압에서 상승구간과 하락구간의 전압-전류 그래프가 일정하다. 다시 말해서, 반복되는 스위칭 동작에도 멤리스터 특성이 매우 균일하다.10 (a) to (d) show voltage-current changes from 10 to 50 cycles. As shown, there was no deviation in the measured value even when the voltage was repeatedly applied and measured, and in particular, in the case of (d), the voltage-current graph of the rising section and the falling section is constant in the case of (d). In other words, the memristor characteristics are very uniform even with repeated switching operations.
도 11의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 30wt%의 NaOH수용액을 사용하여 제작한 Na도핑 TiO2 멤리스터의 유지력을 나타낸 시간 대 전류 그래프이고, (b)는 아날로그 메모리 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 11 (a) is a time vs. current graph showing the retention force of the Na-doped TiO 2 memristor fabricated using a 30wt% NaOH aqueous solution according to an embodiment of the present invention, (b) shows the analog memory characteristics it's a graph
도 11의 (a)는 기설정된 저항상태를 5분간격으로 12시간동안 측정한 저항 특성의 크기 변화를 측정한 전류-시간 그래프이다.FIG. 11(a) is a current-time graph showing a change in magnitude of a resistance characteristic measured at a predetermined resistance state for 12 hours at 5-minute intervals.
도 10의 (d)를 참조하면 약 0.7V에서 상승과 하강 곡선에서의 전류의 차이가 가장 큰 값을 갖는다. 도 11의 (a)는 기록된 지 12시간이 지난 후 전류의 차이가 가장 큰 0.7V에서 전류값을 측정한 그래프이다. 설정된 저항값이 시간이 지남에 따라 on/off 차이의 크기가 작아지는 것은 확인할 수 있으나, 1년이 지난 후에 측정된 값(점선표시) 역시 상용할 수 있는 성능을 지녔음을 확인할 수 있다.Referring to (d) of FIG. 10 , the difference between the current in the rising and falling curves has the largest value at about 0.7V. 11(a) is a graph of current values measured at 0.7V, where the difference in current is the largest after 12 hours of recording. It can be confirmed that the size of the on/off difference of the set resistance value decreases as time passes, but it can be confirmed that the value measured after one year (dotted line) also has commercially available performance.
도 11의 (b)는 NaOH수용액 30wt%를 사용하여 도핑한 TiO2멤리스터의 강화/약화(potentiation/depression) 아날로그 메모리 특성(multi-bit)을 나타낸 그래프이며, 데이터로 표시된 점은 5 ms pulse를 사용하여 4V로 20회, -4V로 20회를 스위칭하며 측정한 전도율을 나타낸 그래프이다. 각 스위칭에 대하여 전도율이 정해진 일정하게 변경되므로 아날로그 메모리로서의 특성이 우수하다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터는 인공 뉴런 네트워크(Artificial neural network)에 아날로그 메모리로 사용될 수 있음을 알 수 있다.Figure 11 (b) is a graph showing the enhancement / weakening (potentiation / depression) analog memory characteristics (multi-bit) of TiO 2 memristors doped using 30 wt% NaOH aqueous solution, and the points indicated as data are 5 ms pulse It is a graph showing the conductivity measured by switching 20 times to 4V and 20 times to -4V using . Since the conductivity is constantly changed for each switching, it has excellent characteristics as an analog memory. Therefore, it can be seen that the metal oxide memristor doped with alkali metal according to an embodiment of the present invention can be used as an analog memory in an artificial neural network.
도 12의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 30wt%의 NaOH 수용액을 사용하여 도핑한 TiO2멤리스터의 저항변화를 나타낸 I-V 그래프이고, (b)는 I-V가 변화하는 각 단계에서 멤리스터의 에너지 밴드를 나타낸 모식도이다.Figure 12 (a) is an IV graph showing the resistance change of TiO 2 memristor doped with 30wt% NaOH aqueous solution according to an embodiment of the present invention, (b) is a memristor at each stage of IV change It is a schematic diagram showing Lister's energy band.
도12의 (a)에 숫자로 구분된 I-V 구간들은 도12의 (b)에 동일한 숫자로 표시된 단계에서의 I-V 특성을 나타내고, 도 12의 (a)에 셋(set) 과 리셋(reset)으로 구분된 I-V 구간들도 양과 음의 방향으로 고전압이 인가되는 set과 reset 상태를 나타낸다.The I-V sections divided by numbers in (a) of FIG. 12 represent the I-V characteristics at the stages indicated by the same numbers in (b) of FIG. 12, and set and reset in (a) of FIG. 12 The divided I-V sections also represent set and reset states in which high voltages are applied in positive and negative directions.
이하 1차 전극을 상부전극(top electrode, TE), 2차 전극을 하부전극(bottom electrode, BE)으로 표시한다.Hereinafter, the first electrode is denoted as a top electrode (TE), and the second electrode as a bottom electrode (BE).
도 (b)의 각 상태를 살펴보면, 공통적으로 상부전극의 장벽이 하부전극의 장벽보다 높다. 따라서,상부전극의 장벽이 더 주도적으로 작용한다. 이로 인하여 상부전극의 장벽이 유일한 쇼트키 다이오드처럼 동작하여, 도 (a)에 나타난 바와 같이 음전압에 대하여 정류되고, 양전압에 대하여 옴저항 특성을 나타낸다.Looking at each state of FIG. (b), in common, the barrier of the upper electrode is higher than the barrier of the lower electrode. Therefore, the barrier of the upper electrode acts more proactively. Due to this, the barrier of the upper electrode operates like a unique Schottky diode, and as shown in FIG. (a), it is rectified for negative voltage and exhibits ohmic resistance characteristics for positive voltage.
이하 저항변화를 갖는 이유와 리셋 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the reason for the resistance change and the reset method will be described.
상태 1의 경우 상부전극 계면에 Na가 풍부한 영역, 하부전극 계면에는 Na가 부족한 영역이 형성되어 상부전극에 양의 전압이 인가되었을 때 하부전극의 계면에 전자 주입이 상대적으로 작아진다. 다시 말해서 적은 양의 전류가 흐르는 상태가 된다.In the case of
Set 상태의 경우 고전압이 인가됨에 따라 알칼리 금속이 하부 전극의 계면으로 이동한다. 따라서 하부 전극의 계면에 Na가 풍부한 영역이 형성되고 상부전극 계면에는 Na가 부족한 영역이 형성된다.In the case of the set state, as a high voltage is applied, the alkali metal moves to the interface of the lower electrode. Therefore, a Na-rich region is formed at the interface of the lower electrode and a Na-deficient region is formed at the interface of the upper electrode.
하부 전극의 계면에서 Na가 풍부한 영역이 형성되어 양의 전압에서 전자 주입이 용이해진 상태로 바뀐다.At the interface of the lower electrode, a Na-rich region is formed, which changes to a state in which electron injection is facilitated at a positive voltage.
따라서, 상태 2의 경우 상태 1에서와 같은 전압일 경우에도 더 높은 전류가 측정된다.Therefore, in case of
상태 3과 같이 음의 전압이 인가된 경우 상부 전극의 계면에 Na이 부족한 영역이 존재하므로 전자주입이 어려워서 낮은 전류레벨이 형성된다.When a negative voltage is applied as in
리셋 상태의 경우 음의 전압으로 고전압이 인가되어 Na이 상부 전극의 계면으로 이동하여 음의 전압에 대하여 전자 주입이 용이한 상태로 바뀐다.In the case of a reset state, a high voltage is applied as a negative voltage, and Na moves to the interface of the upper electrode, and electron injection is changed to a state in which electron injection is easy with respect to the negative voltage.
따라서, 상태 4의 경우 상태 3에서와 동일한 전압일 경우 더 높은 전류가 측정된다. 그러나 정류작용이 함께 작용하므로 전류의 값은 전압에 따라 다르게 나타난다.Thus, for
이처럼 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터는 알칼리 금속의 이온이 전하 전달자일 수 있다. 이 경우 도 10 및 도 11에서 살펴본 바와 같이 오랜기간 사용하여도 열화현상이 거의 일어나지 않는다.As such, in the metal oxide memristor doped with an alkali metal, ions of the alkali metal may be charge carriers. In this case, as shown in FIGS. 10 and 11, deterioration hardly occurs even when used for a long period of time.
본 발명은 금속이나 산소 이온이 이동할 수 있도록 TiO2와 같은 전이금속 산화물을 사용하여 멤리스터를 제작한다.In the present invention, a memristor is fabricated using a transition metal oxide such as TiO 2 so that metal or oxygen ions can move.
본 발명은 알칼리 금속을 전하 이동체(carrier)로 사용하여 기존의 전하 이동체(기체 음이온)의 휘발문제를 해결한다.The present invention uses an alkali metal as a charge carrier to solve the volatilization problem of the conventional charge carrier (gas anion).
본 발명은 알칼리 금속의 증착 과정에 OH-기를 사용하여 ALD 제작과정에 형성되는 미반응 리간드로 발생하는 스니크 전류를 저감시킨다.The present invention reduces the sneak current generated by unreacted ligands formed in the ALD manufacturing process by using an OH − group in the alkali metal deposition process.
본 발명은 상부전극과 하부전극에 형성된 결함의 밀도를 달리하는 방법으로 자가정류 효과를 달성한다.The present invention achieves a self-rectification effect by varying the density of defects formed on the upper electrode and the lower electrode.
본 발명은 기존 ALD 장치와 범용 ALD 전구체를 이용하여 자가 정류 특성을 가지는 Na 기반 멤리스터를 제작하는 방법으로 기존 크로스바 어레이 멤리스터의 오랜 기술적 문제였던 스니크 전류문제와 신뢰성 문제를 크게 개선하는 효과가 있다.The present invention is a method of manufacturing a Na-based memristor having self-rectification characteristics using an existing ALD device and a general-purpose ALD precursor, and has the effect of greatly improving the sneak current problem and reliability problem, which have been long-standing technical problems of the existing crossbar array memristor. there is.
본 발명은 빠른 읽기, 쓰기 동작이 가능하며, 동시에 높은 집적도의 비휘발 메모리 소자를 제작할 수 있다.According to the present invention, a high-density non-volatile memory device can be manufactured that can perform fast read and write operations, and at the same time.
본 발명은 크로스바 어레이 구조 멤리스터 구현을 통하여 뉴로모픽 컴퓨팅 소자로서 핵심 역할을 할 수 있을 것으로 기대되며, 이미지 학습 및 인지에 사용되는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(convolution neural network; CNN) 알고리즘에 사용될 수 있다.The present invention is expected to play a key role as a neuromorphic computing element through the implementation of a crossbar array structure memristor, and can be used in convolution neural network (CNN) algorithms used for image learning and recognition. .
본 발명에 따르면, Na이온을 사용함으로써, 저전압에서 다이오드 특성을 나타내면서 동시에 양방향 스위칭 특성을 가진 멤리스터를 제작할 수 있다.According to the present invention, by using Na ions, it is possible to fabricate a memristor having bi-directional switching characteristics while exhibiting diode characteristics at low voltage.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
10: 워드라인 20: 비트라인
30: 멤리스터 33: 지정된 멤리스터
36: 주변의 멤리스터 201,220: 멤리스터층
230: 1차 전극 240: 2차 전극10: word line 20: bit line
30: memristor 33: designated memristor
36: surrounding memristors 201,220: memristor layer
230: first electrode 240: second electrode
Claims (12)
상기 1차 전극 위에 금속 산화물의 전구체 및 알칼리수산화물 수용액을 사용하여 멤리스터층을 증착하는 ALD단계; 및
증착된 상기 멤리스터층 위에 2차 전극을 증착하는 2차 전극 증착단계를 포함하고,
상기 알칼리수산화물 수용액은 상기 금속 산화물의 전구체의 미반응 라디칼을 제거하는 수산화기를 가지며,
상기 ALD단계는 100℃이상 300℃이하에서 수행되고,
상기 멤리스터층에 포함된 알칼리 금속의 양이 0.01wt% 이상 5wt%이하가 되도록 상기 멤리스터층을 증착하는 것을 특징으로 하는,
알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법1st electrode preparation step;
an ALD step of depositing a memristor layer on the first electrode using a metal oxide precursor and an alkali hydroxide solution; and
And a second electrode deposition step of depositing a second electrode on the deposited memristor layer,
The aqueous alkali hydroxide solution has a hydroxyl group that removes unreacted radicals of the precursor of the metal oxide,
The ALD step is performed at 100 ° C or more and 300 ° C or less,
Characterized in that the memristor layer is deposited so that the amount of alkali metal contained in the memristor layer is 0.01 wt% or more and 5 wt% or less.
Method for manufacturing metal oxide memristor doped with alkali metal
상기 ALD단계는,
상기 1차 전극 위에 상기 금속 산화물의 전구체를 증착하는 단계;
상기 금속 산화물의 전구체의 미반응물을 퍼징(Purging)하는 제1퍼징 단계;
상기 금속 산화물의 전구체의 증착층에 상기 알칼리수산화물 수용액을 기화하여 제공하는 단계; 및
상기 알칼리수산화물 수용액의 미반응물을 퍼징하는 제2퍼징 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 1,
The ALD step,
depositing a precursor of the metal oxide on the first electrode;
A first purging step of purging the unreacted material of the metal oxide precursor;
vaporizing and providing the alkali hydroxide aqueous solution to the deposited layer of the metal oxide precursor; and
A second purging step of purging unreacted substances in the aqueous alkali hydroxide solution
Method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal comprising a
상기 1차 전극 위에 상기 금속 산화물의 전구체를 증착하는 단계는,
전이금속 산화물의 전구체를 사용하여 수행되는, 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 2,
Depositing the precursor of the metal oxide on the first electrode,
A method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal using a precursor of a transition metal oxide
상기 전이금속 산화물은 TiO2, ZnO , Al2O3 및 ZrO2 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 3,
The transition metal oxide is at least one of TiO 2 , ZnO , Al 2 O 3 and ZrO 2 Method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal, characterized in that
상기 알칼리수산화물 수용액은 LiOH, NaOH 및 NaCl 중 적어도 어느 하나의 수용액인 것을 특징으로 하는 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 1,
Method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal, characterized in that the aqueous alkali hydroxide solution is an aqueous solution of at least one of LiOH, NaOH and NaCl
상기 알칼리수산화물 수용액은 알칼리수산화물의 농도가 30wt%이상인 것을 특징으로 하는 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 5,
Method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal, characterized in that the aqueous alkali hydroxide solution has a concentration of 30 wt% or more of alkali hydroxide
상기 1차 전극 또는 상기 2차 전극은 Pt, TiN, Cu, Au 및 Ag 중 어느 하나 이상으로 선택된 소재인 것을 특징으로 하는 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 1,
Method for manufacturing a metal oxide memristor doped with an alkali metal, characterized in that the first electrode or the second electrode is a material selected from at least one of Pt, TiN, Cu, Au and Ag
상기 2차 전극은 스퍼터링(sputtering) 방식, 전자빔 증착(e-beam evaporator)방식 및 열 증착(thermal evaporator) 방식 중 어느 하나로 증착되는 것을 특징으로 하는 알칼리 금속을 도핑한 금속 산화물 멤리스터 제조방법According to claim 1,
The second electrode is deposited by any one of a sputtering method, an e-beam evaporator method, and a thermal evaporator method. An alkali metal doped metal oxide memristor manufacturing method
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