KR102575691B1 - Environment-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예들은 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자 및 그의 제조 방법을 제공한다. 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자는, 기판, 기판 상에 배치되는 하부 전극층, 하부 전극층 상에 배치되고, 아가로즈(agarose) 재료를 포함하는 저항 변화층, 및 저항 변화층 상에 배치되는 상부 전극층을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 비휘발성 기억 소자는 아가로즈 재료를 기반으로 구현됨에 따라, 생분해성을 획득할 수 있으며, 생분해성을 기반으로 환경 진화적일 수 있다.Various embodiments provide an eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device and a manufacturing method thereof. A nonvolatile memory device according to various embodiments includes a substrate, a lower electrode layer disposed on the substrate, a resistance change layer disposed on the lower electrode layer and including an agarose material, and a resistance change layer disposed on the resistance change layer. An upper electrode layer may be included. According to various embodiments, since the non-volatile memory device is implemented based on an agarose material, it may acquire biodegradability and may be environmentally evolving based on the biodegradability.
Description
다양한 실시예들은 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. Various embodiments relate to an eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device and a manufacturing method thereof.
현재 상용화된 비휘발성 메모리인 플래시(Flash) 소자의 경우 스케일링(scaling)의 어려움이 있으며, 낮은 동작 속도와 큰 소비 전력의 문제가 있어서, 이를 대체할 차세대 비휘발성 메모리 소자의 개발이 필요하다. 저항 변화 메모리는 낮은 전력소비, 빠른 스위칭 속도, 저비용, 간단한 장치 구조로 인한 높은 확장성을 제공하는 차세대 비휘발성 메모리의 유망한 형태이다.In the case of a flash device, which is a commercially available non-volatile memory, scaling is difficult, and there are problems of low operating speed and high power consumption, so it is necessary to develop a next-generation non-volatile memory device to replace them. Resistive change memory is a promising type of next-generation non-volatile memory that offers low power consumption, fast switching speed, low cost, and high scalability due to simple device structure.
반도체 기술 및 전자, 재료 과학의 급속한 발전으로 일상 생활에서 상당한 발전과 변화가 이루어져 왔다. 그에 따른 전자 장치의 사용은 급속히 확산되고 있지만, 전자 폐기물의 발생이라는 환경적인 문제가 대두되고 있는 실정이다. 더욱이 많은 반도체 장치에는 수운, 비소, 카드뮴 및 납등을 포함한 상당량의 독성 원소가 포함되어 있으며, 이는 전자 폐기물이 매립될 때 토양과 지하수로 침출될 수 있어, 반도체 장치에 대한 의존도를 복구 또는 재활용을 줄이기 위한 노력이 필요한 실정이다. 또한, 전자 폐기물이 안전하지 않게 폐기되면, 기밀 데이터를 복구하여 악용하는 등의 추가 적인 문제점이 발생될 수 있다. 그러므로, 특정 시간 내에 기능을 수행한 후, 화학적 또는 물리적 과정에 의해 완전히 또는 부분적으로 용해될 수 있는 전자 장치는 환경 오염 문제를 해결하기 위한 환경 친화적 장치일 뿐만 아니라, 정보 보안 측면에서도 중요한 의의를 가질 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION With the rapid development of semiconductor technology and electronics and material science, significant developments and changes have been made in daily life. Accordingly, the use of electronic devices is rapidly spreading, but the environmental problem of generation of electronic waste is emerging. Moreover, many semiconductor devices contain significant amounts of toxic elements, including waterborne, arsenic, cadmium and lead, which can leach into soil and groundwater when e-waste is landfilled, restoring reliance on semiconductor devices or reducing recycling. Efforts are required for this. In addition, if electronic waste is disposed of unsafely, additional problems such as recovering and misusing confidential data may occur. Therefore, an electronic device that can be completely or partially dissolved by a chemical or physical process after performing a function within a certain time is not only an environmentally friendly device to solve the problem of environmental pollution, but also has important significance in terms of information security. can
다양한 실시예들은, 환경 친화적이면서도 쉽게 분해가 가능한 아가로즈(agarose)를 기반으로 하는 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자 및 그의 제조 방법을 제공한다. Various embodiments provide an eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device based on agarose, which is environmentally friendly and easily decomposable, and a manufacturing method thereof.
다양한 실시예들은 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자를 제공하며, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 하부 전극층, 상기 하부 전극층 상에 배치되고, 아가로즈 재료를 포함하는 저항 변화층(resistance switching layer), 및 상기 저항 변화층 상에 배치되는 상부 전극층을 포함할 수 있다. Various embodiments provide an eco-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device, including a substrate, a lower electrode layer disposed on the substrate, a resistance switching layer disposed on the lower electrode layer and including an agarose material, and an upper electrode layer disposed on the resistance change layer.
다양한 실시예들은 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자의 제조 방법을 제공하며, 아가로즈 재료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 단계, 상기 혼합 용액을 이용하여, 기판 상에 배치되는 하부 전극층 상에 저항 변화층을 형성하는 단계, 및 상기 저항 변화층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Various embodiments provide a method of manufacturing an eco-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device, preparing a mixed solution containing an agarose material, and using the mixed solution to change resistance on a lower electrode layer disposed on a substrate. The method may include forming a layer and forming an upper electrode layer on the resistance change layer.
다양한 실시예들에 따르면, 비휘발성 기억 소자는 아가로즈 재료를 기반으로 하는 나노복합체 활성층을 저항 변화층으로 이용함으로써, 우수한 동작 특성, 낮은 제작 비용 및 고밀도 집적화가 가능하다. 이 때, 저항 변화층이 아가로즈 재료를 기반으로 생분해성을 가지므로, 비휘발성 기억 소자에 대한 안전한 폐기가 가능하다. 아울러, 비휘발성 기억 소자에서 저항 변화층이 분해됨에 따라, 기판과 하부 전극 및 상부 전극이 분리되어, 재활용될 수도 있다. 따라서, 비휘발성 기억 소자가 높은 정보 보안성을 가질 수 있을 뿐 아니라, 환경 친화적일 수 있다. According to various embodiments, the nonvolatile memory device uses an agarose-based nanocomposite active layer as a resistance change layer, thereby enabling excellent operating characteristics, low manufacturing cost, and high-density integration. At this time, since the resistance change layer is based on an agarose material and has biodegradability, safe disposal of the non-volatile memory device is possible. In addition, as the resistance change layer in the nonvolatile memory device is decomposed, the substrate, lower electrode, and upper electrode may be separated and recycled. Therefore, the non-volatile storage element can not only have high information security, but also can be environmentally friendly.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자를 도시하는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자의 스위칭 특성을 나타낸다.
도 4는 다양한 실시예들 따른 비휘발성 기억 소자의 저장 안정성 특성을 나타낸다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자의 생분해성 실험 결과를 나타낸다.1 is a diagram illustrating a non-volatile memory device according to various embodiments.
2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a non-volatile memory device according to various embodiments.
3 illustrates switching characteristics of a nonvolatile memory device according to various embodiments.
4 illustrates storage stability characteristics of nonvolatile memory devices according to various embodiments.
5 shows biodegradability test results of nonvolatile memory devices according to various embodiments.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. Hereinafter, various embodiments of this document will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a nonvolatile memory device 100 according to various embodiments.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)는 아가로즈(agarose) 재료를 포함하는 저항 변화층(130)이 하부 전극층(120)과 상부 전극층(140)에 의해 샌드위치된(sandwiched) 2-단자(two-terminal) 구조로 구현될 수 있다. 이러한 비휘발성 기억 소자(100)는, 외부에서 인가되는 전압에 의해, 저항 변화층(130)의 내부에서 전하 수송 메커니즘에 의해 저항의 차이가 발생하는 원리로 기억을 저장할 수 있다. 이를 통해, 비휘발성 기억 소자(100)는 우수한 동작 특성, 낮은 제작비용 및 고밀도 집적화에 대한 잠재적 응용성을 가질 수 있다. Referring to FIG. 1 , in a nonvolatile memory device 100 according to various embodiments, a resistance change layer 130 including an agarose material is sandwiched by a lower electrode layer 120 and an upper electrode layer 140. It can be implemented as a sandwiched two-terminal structure. The nonvolatile memory device 100 may store memory on the principle that a difference in resistance is generated by a charge transport mechanism inside the resistance change layer 130 by an externally applied voltage. Through this, the nonvolatile memory device 100 may have excellent operating characteristics, low manufacturing cost, and potential applicability for high-density integration.
다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)는, 기판(110), 하부 전극층(120), 저항 변화층(130), 상부 전극층(140), 또는 연결 부재(150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때, 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)는 아가로즈 재료를 기반으로 구현되고, 이에 따라 비휘발성 기억 소자(100)가 생분해성을 획득할 수 있다. 예를 들면, 비휘발성 기억 소자(100)는 생분해성을 기반으로 물에 의해 빠르고 자연스럽게 분해될 수 있다. 여기서, 아가로즈 재료는, 한천(agar)과 같은 해조류로부터 추출되는 고분자를 나타낼 수 있다.The non-volatile memory device 100 according to various embodiments includes at least one of a substrate 110, a lower electrode layer 120, a resistance change layer 130, an upper electrode layer 140, and a connecting member 150. can do. At this time, the non-volatile memory device 100 according to various embodiments is implemented based on an agarose material, and thus the non-volatile memory device 100 may acquire biodegradability. For example, the nonvolatile memory device 100 can be quickly and naturally decomposed by water based on biodegradability. Here, the agarose material may represent a polymer extracted from seaweed such as agar.
기판(110)은 하부 전극층(120), 저항 변화층(130), 상부 전극층(140), 또는 연결 부재(150) 중 적어도 하나를 지지할 수 있다. 예를 들면, 기판(110)은 P-도핑된 실리콘(P+ doped-Si), 폴리이미드(Polyimide), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 글리콜나 프탈레이트(Polyethylene glycol naphthalate; PEN), 유리(Glass), 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 라이스 페이퍼(Rice paper) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. The substrate 110 may support at least one of the lower electrode layer 120 , the resistance change layer 130 , the upper electrode layer 140 , and the connecting member 150 . For example, the substrate 110 may include P-doped silicon (P + doped-Si), polyimide, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene glycol or the like. It may be made of at least one of phthalate (Polyethylene glycol naphthalate; PEN), glass, stainless steel, or rice paper.
하부 전극층(120)은 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 하부 전극층(120)은 복수의 하부 전극(121)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하부 전극(121)들은 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. The lower electrode layer 120 may be disposed on the substrate 110 . In this case, the lower electrode layer 120 may include a plurality of lower electrodes 121 . For example, the lower electrodes 121 may be formed of at least one of gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), or indium tin oxide (ITO).
저항 변화층(130)은 하부 전극층(120) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 저항 변화층(130)은 아가로즈 재료를 포함할 수 있다. 이를 통해, 저항 변화층(130)은 아가로즈 재료를 기반으로 하는 나노복합체 활성층으로 지칭될 수도 있다. 예를 들면, 아가로즈 재료는 하기 [화학식 1]과 같이 표현될 수 있다. 이 때, 아가로즈 재료가 용매에 용해된 혼합 용액이 하부 전극층(120) 상에 증착됨에 따라, 저항 변화층(130)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 용매는 물, 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 아이소프로필알코올(Isopropyl alcohol), 아세톤(Aceton), 아세트 산(Acetic acid), 또는 다이메틸설폭시화물(dimethyl sulfoxide; DMSO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The resistance change layer 130 may be disposed on the lower electrode layer 120 . At this time, the resistance change layer 130 may include an agarose material. Through this, the resistance change layer 130 may also be referred to as a nanocomposite active layer based on an agarose material. For example, an agarose material may be expressed as in [Formula 1] below. At this time, as a mixed solution in which an agarose material is dissolved in a solvent is deposited on the lower electrode layer 120, the resistance change layer 130 may be formed. For example, the solvent is water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, acetic acid, or dimethyl sulfoxide (DMSO). may include at least one of them.
어떤 실시예들에서, 저항 변화층(130)은 추가 부재를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 아가로즈 재료, 추가 부재 및 용매가 혼합된 혼합 용액이 하부 전극층(120) 상에 증착됨에 따라, 저항 변화층(130)이 형성될 수 있다. 추가 부재는 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 나노선(nanowire), 나노 카본 재료, 양자점 입자, 금속 산화물 입자, 금속 질화물 입자, 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 양자점 입자, 금속 산화물 입자, 또는 금속 질화물 입자 중 적어도 하나의 지름은, 약 5 nm 이상이고 약 100 nm 이하일 수 있다.In some embodiments, the resistance change layer 130 may further include an additional member. In this case, as a mixed solution in which the agarose material, the additional member, and the solvent are mixed is deposited on the lower electrode layer 120, the resistance change layer 130 may be formed. The additional member may include at least one of a single metal particle, a composite metal particle, a nanowire, a nano carbon material, a quantum dot particle, a metal oxide particle, a metal nitride particle, or a polymer compound. For example, the diameter of at least one of a single metal particle, a composite metal particle, a quantum dot particle, a metal oxide particle, or a metal nitride particle may be greater than or equal to about 5 nm and less than or equal to about 100 nm.
예를 들면, 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 또는 나노선 중 적어도 하나는 니켈(Ni), 철(Fe), 니켈-철 합금(NiFe), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 나노 카본 재료는, 단일벽(single-walled) 탄소나노튜브(carbon nanotube), 이중벽(double-walled) 탄소나노튜브, 다중벽(multi-walled) 탄소나노튜브, 풀러렌(fullerene), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 또는 그래핀(graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양자점 입자는 양자점, 코어-셸(core-shell) 양자점, 또는 코어-셸-셸(core-shell-shell) 양자점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 양자점은 II-VI족 재료, 예컨대 CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, 또는 III-V족 재료, 예컨대 InP, GaAs, GaP, GaN 중 적어도 하나를 포함하고, 코어-셸 양자점은 CdTe/CdS, GaAs/InP, ZnS/CdSe, CdSe/ZnSe, 또는 CuInS2/ZnS 중 적어도 하나를 포함하고, 코어-셸-셸 양자점은 InP/ZnSe/ZnS, CdTe/ZnSe/ZnS, InP/GaP/ZnS, 또는 CdSe/CdS/ZnS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속 산화물 입자는 SiO2, TiO2, ZnO, ZrO2, Al2O3, Fe3O4, Fe2O3, CeO2, Ta2O5, 또는 CuO 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 금속 질화물 입자는 TaN, Cr2N, TiN, Li3N, WN, AIN, YN, ZrN, HfN, NbN, VN, Mo2N, GaN, InN, 또는 Si3N4 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. For example, at least one of a single metal particle, a composite metal particle, or a nanowire may be nickel (Ni), iron (Fe), nickel-iron alloy (NiFe), gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). ), and palladium (Pd). For example, nano-carbon materials include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, fullerenes, It may include at least one of carbon nanofibers and graphene. The quantum dot particle may include at least one of quantum dots, core-shell quantum dots, and core-shell-shell quantum dots. For example, the quantum dots include at least one of a II-VI material, such as CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, or a III-V material, such as InP, GaAs, GaP, GaN, and the core-shell quantum dots are CdTe/ At least one of CdS, GaAs/InP, ZnS/CdSe, CdSe/ZnSe, or CuInS 2 /ZnS, wherein the core-shell-shell quantum dots are InP/ZnSe/ZnS, CdTe/ZnSe/ZnS, InP/GaP/ZnS , or at least one of CdSe/CdS/ZnS. For example, the metal oxide particle may consist of at least one of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , CeO 2 , Ta 2 O 5 , or CuO. . For example, the metal nitride particles may be at least one of TaN, Cr 2 N, TiN, Li 3 N, WN, AIN, YN, ZrN, HfN, NbN, VN, Mo 2 N, GaN, InN, or Si 3 N 4 It can be done.
상부 전극층(140)은 저항 변화층(130) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 상부 전극층(140)은 복수의 상부 전극(141)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상부 전극(141)들은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 아연(Zn), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 또는 철(Fe) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. The upper electrode layer 140 may be disposed on the resistance change layer 130 . In this case, the upper electrode layer 140 may include a plurality of upper electrodes 141 . For example, the upper electrodes 141 may include aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), magnesium (Mg), tungsten (W), zinc (Zn), platinum (Pt), It may be made of at least one of molybdenum (Mo) and iron (Fe).
어떤 실시예들에서, 하부 전극층(120)과 상부 전극층(140)은 크로스바 어레이 구조로 배치될 수 있다. 이 때, 비휘발성 기억 소자(100)를 상부에서 볼 때, 하부 전극(121)들과 상부 전극(141)들은 십자(+) 형태로 교차되도록 배열될 수 있다. In some embodiments, the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 140 may be disposed in a crossbar array structure. In this case, when viewing the nonvolatile memory device 100 from the top, the lower electrodes 121 and the upper electrodes 141 may be arranged to cross each other in a cross (+) shape.
연결 부재(150)는 하부 전극층(120)과 상부 전극층(140)을 연결할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 부재(150)는 금속 와이어(wire)를 포함할 수 있다. The connecting member 150 may connect the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 140 . According to one embodiment, the connection member 150 may include a metal wire.
도시되지는 않았으나, 어떤 실시예들에서, 비휘발성 기억 소자(100)는 저장 용량의 증가를 위해, 연속적인 적층 구조로 구현될 수 있다. 즉, 비휘발성 기억 소자(100)는 복수의 소자들로 이루어지고, 소자들 중 하나가 소자들 중 다른 하나 상에 적층되는 구조로 구현될 수 있다. 예를 들면, 비휘발성 기억 소자(100)는 하부 소자, 및 하부 소자 상에 적층되는 상부 소자를 포함하고, 하부 소자 및 상부 소자는 각각 상술된 바와 같이, 기판(110), 하부 전극층(120), 저항 변화층(130), 및 상부 전극층(140)을 포함할 수 있다. 여기서, 상부 소자의 기판(110)이 하부 소자의 상부 전극층(140) 상에 장착됨에 따라, 상부 소자가 하부 소자 상에 적층될 수 있다. Although not shown, in some embodiments, the nonvolatile memory device 100 may be implemented in a continuous stack structure to increase storage capacity. That is, the non-volatile memory device 100 may be implemented in a structure in which a plurality of devices are formed and one of the devices is stacked on another one of the devices. For example, the non-volatile memory element 100 includes a lower element and an upper element stacked on the lower element, and the lower element and the upper element are each formed by the substrate 110 and the lower electrode layer 120 as described above. , a resistance change layer 130 , and an upper electrode layer 140 . Here, as the substrate 110 of the upper element is mounted on the upper electrode layer 140 of the lower element, the upper element may be stacked on the lower element.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device 100 according to various embodiments.
도 2를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)가 제조될 수 있다. 이 때, 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)는 아가로즈 재료를 기반으로 구현되고, 이에 따라 비휘발성 기억 소자(100)가 생분해성을 획득할 수 있다. 예를 들면, 비휘발성 기억 소자(100)는 생분해성을 기반으로 물에 의해 빠르고 자연스럽게 분해될 수 있다. 여기서, 아가로즈 재료는, 한천(agar)과 같은 해조류로부터 추출되는 고분자를 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 2 , a nonvolatile memory device 100 according to various embodiments may be manufactured. At this time, the non-volatile memory device 100 according to various embodiments is implemented based on an agarose material, and thus the non-volatile memory device 100 may acquire biodegradability. For example, the nonvolatile memory device 100 can be quickly and naturally decomposed by water based on biodegradability. Here, the agarose material may represent a polymer extracted from seaweed such as agar.
먼저, 210 단계에서, 아가로즈 재료를 포함하는 혼합 용액이 준비될 수 있다. 아가로즈 재료가 용매에 용해되어, 혼합 용액이 준비될 수 있다. 이 때, 아가로즈 재료가 용매 내에서, 대략 80 ℃의 온도에서 대략 24 시간 동안 용해되면서, 혼합될 수 있다. 예를 들면, 아가로즈 재료는 하기 [화학식 2]와 같이 표현될 수 있다. 예를 들면, 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로필알코올, 아세톤, 또는 아세트 산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. First, in step 210, a mixed solution containing an agarose material may be prepared. The agarose material may be dissolved in a solvent to prepare a mixed solution. At this time, the agarose material may be mixed while being dissolved in a solvent at a temperature of about 80 ° C. for about 24 hours. For example, the agarose material may be expressed as in [Formula 2] below. For example, the solvent may include at least one of water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, or acetic acid.
어떤 실시예들에서, 아가로즈 재료가 혼합된 다음, 추가 부재가 용매에 더 혼합되어, 혼합 용액이 준비될 수 있다. 이 때, 추가 부재가 용매 내에서, 상온에서 대략 30 분 동안 분산되어, 혼합 용액이 준비될 수 있다. 여기서, 혼합 용액에 대해 추가 부재의 중량비는 대략 1wt%일 수 있다. 예를 들면, 추가 부재는 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 나노선(nanowire), 나노 카본 재료, 양자점 입자, 금속 산화물 입자, 금속 질화물 입자, 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 양자점 입자, 금속 산화물 입자, 또는 금속 질화물 입자 중 적어도 하나의 지름은, 약 5 nm 이상이고 약 100 nm 이하일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 추가 부재는 금 나노 입자(Au nano particle)을 포함할 수 있다. In some embodiments, after the agarose material is mixed, an additional member may be further mixed into the solvent to prepare a mixed solution. At this time, the additional member may be dispersed in a solvent at room temperature for about 30 minutes to prepare a mixed solution. Here, the weight ratio of the additional member to the mixed solution may be approximately 1wt%. For example, the additional member may include at least one of a single metal particle, a composite metal particle, a nanowire, a nano carbon material, a quantum dot particle, a metal oxide particle, a metal nitride particle, or a polymer compound. For example, the diameter of at least one of a single metal particle, a composite metal particle, a quantum dot particle, a metal oxide particle, or a metal nitride particle may be greater than or equal to about 5 nm and less than or equal to about 100 nm. According to one embodiment, the additional member may include gold nano particles (Au nano particles).
다음으로, 220 단계에서, 혼합 용액을 이용하여, 기판(110) 상의 하부 전극층(120) 상에 저항 변화층(130)이 형성될 수 있다. 이 때, 하부 전극층(120)은 복수의 하부 전극(121)들을 포함할 수 있다. 그리고, 저항 변화층(130)은 아가로즈 재료를 포함할 수 있다. 이를 통해, 저항 변화층(130)은 아가로즈 재료를 기반으로 하는 나노복합체 활성층으로 지칭될 수도 있다. 어떤 실시예들에서, 저항 변화층(130)은 추가 부재를 더 포함할 수 있다. Next, in step 220 , a resistance change layer 130 may be formed on the lower electrode layer 120 on the substrate 110 using the mixed solution. In this case, the lower electrode layer 120 may include a plurality of lower electrodes 121 . Also, the resistance change layer 130 may include an agarose material. Through this, the resistance change layer 130 may also be referred to as a nanocomposite active layer based on an agarose material. In some embodiments, the resistance change layer 130 may further include an additional member.
구체적으로, 기판(110) 상에 하부 전극층(120)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판(110)은 P-도핑된 실리콘, 폴리이미드, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 글리콜나 프탈레이트, 유리, 스테인리스 스틸, 또는 라이스 페이퍼 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하부 전극(121)들은 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 열 증착(thermal evaporation) 기법, 스퍼터링(sputtering) 기법, 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 기법, 증발(thermal evaporation) 기법, 펄스 레이저(pulsed laser depostion; PLD) 기법, 전자빔 증발(electron beam evaporation) 기법, 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD) 기법, 또는 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 기법 중 적어도 하나를 통해, 기판(110) 상에 하부 전극층(120)이 형성될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 기판(110) 상에 하부 전극층(120)이 형성된 후에, 아세톤(Aceton), 메탄올(Methanol), 증류수 순으로 각 30 분씩 초음파 처리로 세정될 수 있다. Specifically, the lower electrode layer 120 may be formed on the substrate 110 . For example, the substrate 110 may be formed of at least one of P-doped silicon, polyimide, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polyethylene glycol or phthalate, glass, stainless steel, or rice paper. For example, the lower electrodes 121 may be formed of at least one of gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), or indium tin oxide (ITO). For example, thermal evaporation technique, sputtering technique, atomic layer deposition (ALD) technique, thermal evaporation technique, pulsed laser depostion (PLD) technique, electron beam evaporation The lower electrode layer 120 is formed on the substrate 110 through at least one of an electron beam evaporation technique, a physical vapor deposition (PVD) technique, or a chemical vapor deposition (CVD) technique. It can be. In some embodiments, after the lower electrode layer 120 is formed on the substrate 110, it may be cleaned with ultrasonic treatment for 30 minutes each in the order of acetone, methanol, and distilled water.
이어서, 하부 전극층(120) 상에 혼합 용액이 증착될 수 있다. 이 때, 하부 전극층(120) 상에 혼합 용액이 제공된 다음, 혼합 용액이 증착될 수 있다. 예를 들면, 스핀 코팅(Spin coating) 기법, 스프레이 코팅(Spray coating) 기법, 바 코팅(Bar coating) 기법, 침지 코팅(Dip-coating) 기법, 커튼 코팅(Curtain coating) 기법, 슬롯 코팅(Slot coating) 기법, 롤 코팅(Roll coating) 기법, 또는 그라비어 코팅(Gravure coating) 기법 중 적어도 하나를 통해, 하부 전극층(120) 상에 혼합 용액이 증착될 수 있다. 일 예로, 스핀 코팅 기법을 약 3000 rpm으로 약 60 초 동안 진행하여, 하부 전극층(120) 상에 혼합 용액이 증착될 수 있다.Subsequently, a mixed solution may be deposited on the lower electrode layer 120 . In this case, after the mixed solution is provided on the lower electrode layer 120 , the mixed solution may be deposited. For example, spin coating technique, spray coating technique, bar coating technique, dip-coating technique, curtain coating technique, slot coating technique ) method, a roll coating method, or a gravure coating method, a mixed solution may be deposited on the lower electrode layer 120 through at least one of them. For example, a mixed solution may be deposited on the lower electrode layer 120 by performing a spin coating technique at about 3000 rpm for about 60 seconds.
계속해서, 하부 전극층(120) 상에서 혼합 용액의 용매 중 적어도 일부가 증발되고, 이를 통해 저항 변화층(130)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 약 120 ℃에서 약 60 분 동안 열처리를 진행하여, 용매가 증발될 수 있다. 이 때, 용매가 증발됨에 따라, 아가로즈 재료로 이루어지는 저항 변화층(130)이 남을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 용매가 증발됨에 따라, 아가로즈 재료 및 추가 부재를 포함하는 저항 변화층(130)이 남을 수 있다. Subsequently, at least a part of the solvent of the mixed solution is evaporated on the lower electrode layer 120, and through this, the resistance change layer 130 may be formed. For example, the solvent may be evaporated by heat treatment at about 120° C. for about 60 minutes. At this time, as the solvent evaporates, the resistance change layer 130 made of an agarose material may remain. In some embodiments, as the solvent evaporates, the resistance change layer 130 comprising the agarose material and additional members may remain.
마지막으로, 230 단계에서, 저항 변화층(130) 상에 상부 전극층(140)이 형성될 수 있다. 이 때, 상부 전극층(140)은 복수의 상부 전극(141)들을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 하부 전극층(120)과 상부 전극층(140)은 크로스바 어레이 구조로 배치될 수 있다. 이 때, 비휘발성 기억 소자(100)를 상부에서 볼 때, 하부 전극(121)들과 상부 전극(141)들은 십자(+) 형태로 교차되도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 상부 전극(141)들은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 아연(Zn), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 또는 철(Fe) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 열 증착 기법, 스퍼터링 기법, 원자층 증착) 기법, 증발 기법, 펄스 레이저 기법, 전자빔 증발 기법, 물리적 기상 증착 기법, 또는 화학적 기상 증착 기법 중 적어도 하나를 통해, 저항 변화층(130) 상에 상부 전극(140)이 형성될 수 있다. 여기서, 상부 전극층(140)의 두께는 약 250 nm일 수 있다. 이 후, 연결 부재(150)를 통해, 하부 전극층(120)과 상부 전극층(140)이 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 부재(150)는 금속 와이어를 포함할 수 있다. Finally, in step 230 , an upper electrode layer 140 may be formed on the resistance change layer 130 . In this case, the upper electrode layer 140 may include a plurality of upper electrodes 141 . In some embodiments, the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 140 may be disposed in a crossbar array structure. In this case, when viewing the nonvolatile memory device 100 from the top, the lower electrodes 121 and the upper electrodes 141 may be arranged to cross each other in a cross (+) shape. For example, the upper electrodes 141 may include aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), magnesium (Mg), tungsten (W), zinc (Zn), platinum (Pt), It may be made of at least one of molybdenum (Mo) and iron (Fe). For example, through at least one of a thermal evaporation technique, a sputtering technique, an atomic layer deposition technique, an evaporation technique, a pulse laser technique, an electron beam evaporation technique, a physical vapor deposition technique, or a chemical vapor deposition technique, the resistance change layer 130 An upper electrode 140 may be formed thereon. Here, the upper electrode layer 140 may have a thickness of about 250 nm. After that, the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 140 may be connected through the connecting member 150 . According to one embodiment, the connection member 150 may include a metal wire.
도시되지는 않았으나, 어떤 실시예들에서, 비휘발성 기억 소자(100)는 저장 용량의 증가를 위해, 연속적인 적층 구조로 제조될 수 있다. 즉, 비휘발성 기억 소자(100)는 복수의 소자들로 이루어지고, 소자들 중 하나가 소자들 중 다른 하나 상에 적층되는 구조로 구현될 수 있다. 예를 들면, 비휘발성 기억 소자(100)는 하부 소자, 및 하부 소자 상에 적층되는 상부 소자를 포함하고, 하부 소자 및 상부 소자는 각각 상술된 바와 같이, 기판(110), 하부 전극층(120), 저항 변화층(130), 및 상부 전극층(140)을 포함할 수 있다. 여기서, 상부 소자의 기판(110)이 하부 소자의 상부 전극층(140) 상에 장착됨에 따라, 상부 소자가 하부 소자 상에 적층될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하부 소자 및 상부 소자가 각각 제조된 다음, 상부 소자가 하부 소자 상에 장착될 수 있다. 예를 들면, 상술된 바와 같이 제조된 구조체가 절단되어, 적어도 두 개의 소자들, 즉 하부 소자 및 상부 소자가 구분되고, 상부 소자가 하부 소자 상에 장착될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 하부 소자가 제조된 다음, 하부 소자 상에서 상부 소자가 제조될 수 있다. Although not shown, in some embodiments, the nonvolatile memory device 100 may be manufactured in a continuous stack structure to increase storage capacity. That is, the nonvolatile memory device 100 may be implemented in a structure in which a plurality of devices are formed and one of the devices is stacked on another one of the devices. For example, the non-volatile memory element 100 includes a lower element and an upper element stacked on the lower element, and the lower element and the upper element are each formed by the substrate 110 and the lower electrode layer 120 as described above. , a resistance change layer 130 , and an upper electrode layer 140 . Here, as the substrate 110 of the upper element is mounted on the upper electrode layer 140 of the lower element, the upper element may be stacked on the lower element. According to one embodiment, the lower element and the upper element may be manufactured respectively, and then the upper element may be mounted on the lower element. For example, a structure fabricated as described above may be cut to separate at least two elements, a lower element and an upper element, and the upper element mounted on the lower element. According to another embodiment, the lower element may be fabricated and then the upper element may be fabricated on the lower element.
도 3, 도 4, 및 도 5는 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)의 특성을 설명하기 위한 도면들이다. 3, 4, and 5 are diagrams for explaining characteristics of the nonvolatile memory device 100 according to various embodiments.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)의 스위칭 특성을 나타낸다. 이 때, 도 3은 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)의 직류 전압에 대한 스위칭 특성을 나타낸다. 도 3에 따르면, 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)는 50 회의 반복 측정 동안 균일한 스위칭 특성을 나타낸다. 3 shows switching characteristics of a nonvolatile memory device 100 according to various embodiments. At this time, FIG. 3 shows switching characteristics with respect to DC voltage of the nonvolatile memory device 100 according to various embodiments. According to FIG. 3 , the nonvolatile memory device 100 according to various embodiments exhibits uniform switching characteristics during 50 repeated measurements.
도 4는 다양한 실시예들 따른 비휘발성 기억 소자(100)의 저장 안정성 특성을 나타낸다. 도 4에 따르면, 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)는, 10,000 초 동안 저장된 정보가 사라지지 않는 비휘발성 특성을 나타낸다. 4 shows storage stability characteristics of a nonvolatile memory device 100 according to various embodiments. According to FIG. 4 , the non-volatile memory device 100 according to various embodiments exhibits non-volatile characteristics in which stored information does not disappear for 10,000 seconds.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)의 생분해성 실험 결과를 나타낸다. 다양한 실시예들에 따른 비휘발성 기억 소자(100)가 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 준비되었다. 이 때, 비휘발성 기억 소자(100)은 아가로즈 재료를 기반으로 하는 저항 변화층(130)(도 5에서, 검정색 부분을 나타냄)을 포함한다. 이러한 비휘발성 기억 소자(100)가 대략 25 ℃의 물 속에서 대략 2 분 동안 유지된 후에, 비휘발성 기억 소자(100)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 변화되었다. 즉, 비휘발성 기억 소자(100)에서 저항 변화층(130)이 물 속에서 분해되었다. 이는, 저항 변화층(130)이 아가로즈 재료를 기반으로 하기 때문에, 가능하며, 저항 변화층(130)이 생분해성을 갖는다는 것을 나타낸다. 5 shows biodegradability test results of the nonvolatile memory device 100 according to various embodiments. A non-volatile memory device 100 according to various embodiments was prepared as shown in (a) of FIG. 5 . At this time, the nonvolatile memory device 100 includes a resistance change layer 130 (shown in black in FIG. 5) based on an agarose material. After the nonvolatile memory device 100 was kept in water at about 25° C. for about 2 minutes, the nonvolatile memory device 100 was changed as shown in FIG. 5(b). That is, in the non-volatile memory device 100, the resistance change layer 130 was decomposed in water. This is possible because the resistance change layer 130 is based on an agarose material, and indicates that the resistance change layer 130 has biodegradability.
다양한 실시예들에 따르면, 비휘발성 기억 소자(100)는 아가로즈 재료를 기반으로 하는 나노복합체 활성층을 저항 변화층으로 이용함으로써, 우수한 동작 특성, 낮은 제작 비용 및 고밀도 집적화가 가능하다. 이 때, 저항 변화층이 아가로즈 재료를 기반으로 생분해성을 가지므로, 비휘발성 기억 소자(100)에 대한 안전한 폐기가 가능하다. 아울러, 비휘발성 기억 소자(100)에서 저항 변화층(130)이 분해됨에 따라, 기판(110)과 하부 전극(120) 및 상부 전극(140)이 분리되어, 재활용될 수도 있다. 따라서, 비휘발성 기억 소자(100)가 높은 정보 보안성을 가질 수 있을 뿐 아니라, 환경 친화적일 수 있다. According to various embodiments, the nonvolatile memory device 100 uses an agarose-based nanocomposite active layer as a resistance change layer, thereby enabling excellent operation characteristics, low manufacturing cost, and high-density integration. At this time, since the resistance change layer is based on an agarose material and has biodegradability, safe disposal of the non-volatile memory device 100 is possible. In addition, as the resistance change layer 130 in the nonvolatile memory device 100 is decomposed, the substrate 110, the lower electrode 120, and the upper electrode 140 may be separated and recycled. Therefore, the non-volatile memory device 100 can have high information security and be environmentally friendly.
이러한 비휘발성 기억 소자(100)는 중대형 컴퓨터, 데스크 탑 컴퓨터, 스마트폰 및 탭 PC를 포함한 각종 디지털 장비의 기억장치에 기억소자로 적용이 가능하다. 나아가, 비휘발성 기억 소자(100)는 분해 가능한 전자 의료용 임플란트, 친환경 전자 제품, 환경 센서 및 친환경 일회용 소비자 장치에 이르는 환경 친화적인 애플리케이션 및 보안이 중요한 정보 분야에 적용이 가능할 것으로 기대된다.The non-volatile memory device 100 can be applied as a storage device to storage devices of various digital devices including medium and large-sized computers, desktop computers, smart phones, and tab PCs. Furthermore, the non-volatile memory device 100 is expected to be applicable to environmentally friendly applications ranging from degradable electronic medical implants, eco-friendly electronic products, environmental sensors, and eco-friendly disposable consumer devices, and information fields where security is important.
다양한 실시예들에 따른 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자(100)는, 기판(110), 기판(110) 상에 배치되는 하부 전극층(120), 하부 전극층(130) 상에 배치되고, 아가로즈 재료를 포함하는 저항 변화층(130), 및 저항 변화층(130) 상에 배치되는 상부 전극층(140)을 포함할 수 있다. The eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device 100 according to various embodiments is disposed on a substrate 110, a lower electrode layer 120 disposed on the substrate 110, and a lower electrode layer 130 disposed on the substrate 110, and agarose It may include a resistance change layer 130 including a material, and an upper electrode layer 140 disposed on the resistance change layer 130 .
다양한 실시예들에 따르면, 아가로즈 재료는, 상기 [화학식 1]과 같이 표현될 수 있다.According to various embodiments, the agarose material may be expressed as in [Formula 1].
다양한 실시예들에 따르면, 저항 변화층(130)은, 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 나노선, 나노 카본 재료, 양자점 입자, 금속 산화물 입자, 금속 질화물 입자, 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 추가 부재를 더 포함할 수 있다. According to various embodiments, the resistance change layer 130 includes at least one of a single metal particle, a composite metal particle, a nanowire, a nano carbon material, a quantum dot particle, a metal oxide particle, a metal nitride particle, or a polymer compound. Additional members may be further included.
다양한 실시예들에 따르면, 하부 전극층(120)은 복수의 하부 전극(121)들을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the lower electrode layer 120 may include a plurality of lower electrodes 121 .
다양한 실시예들에 따르면, 상부 전극층(140)은 복수의 상부 전극(141)들을 포함할 수 있다. According to various embodiments, the upper electrode layer 140 may include a plurality of upper electrodes 141 .
다양한 실시예들에 따르면, 하부 전극층(120) 및 상부 전극층(140)은, 상부에서 볼 때, 하부 전극(121)들과 상부 전극(141)들이 십자(+) 형태로 교차되도록 배열되는, 크로스바 어레이 구조로 배치될 수 있다.According to various embodiments, the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 140 are arranged such that, when viewed from above, the lower electrodes 121 and the upper electrodes 141 cross each other in a cross (+) shape, a crossbar. It can be arranged in an array structure.
다양한 실시예들에 따른 친환경 나노복합체 기반 비휘발성 기억 소자(100)의 제조 방법은, 아가로즈 재료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 단계(210 단계), 혼합 용액을 이용하여, 기판(110) 상에 배치되는 하부 전극층(120) 상에 저항 변화층(130)을 형성하는 단계(220 단계), 및 저항 변화층(130) 상에 상부 전극층(140)을 형성하는 단계(230 단계)를 포함할 수 있다.A method of manufacturing an eco-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device 100 according to various embodiments includes preparing a mixed solution containing an agarose material (step 210), using the mixed solution, on a substrate 110 Forming the resistance change layer 130 on the lower electrode layer 120 disposed on (step 220), and forming the upper electrode layer 140 on the resistance change layer 130 (step 230). can
다양한 실시예들에 따르면, 아가로즈 재료는, 상기 [화학식 2]와 같이 표현될 수 있다. According to various embodiments, the agarose material may be expressed as in [Formula 2] above.
다양한 실시예들에 따르면, 혼합 용액을 준비하는 단계(210 단계)는, 아가로즈 재료 및 용매를 혼합하여, 혼합 용액을 준비할 수 있다. According to various embodiments, in the step of preparing the mixed solution (step 210), the mixed solution may be prepared by mixing the agarose material and the solvent.
다양한 실시예들에 따르면, 용매는, 물, 메탄올, 에탄올, 아이소프로필알코올, 아세톤, 또는 아세트 산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to various embodiments, the solvent may include at least one of water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, or acetic acid.
다양한 실시예들에 따르면, 혼합 용액을 준비하는 단계(210 단계)는, 아가로즈 재료와 함께, 추가 부재를 용매에 혼합하여, 혼합 용액을 준비할 수 있다. According to various embodiments, in the step of preparing the mixed solution (step 210), the mixed solution may be prepared by mixing an additional member with a solvent together with the agarose material.
다양한 실시예들에 따르면, 추가 부재는, 단일 금속 입자, 복합 금속 입자, 나노선, 나노 카본 재료, 양자점 입자, 금속 산화물 입자, 금속 질화물 입자, 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to various embodiments, the additional member may include at least one of a single metal particle, a composite metal particle, a nanowire, a nano carbon material, a quantum dot particle, a metal oxide particle, a metal nitride particle, or a polymer compound.
다양한 실시예들에 따르면, 저항 변화층을 형성하는 단계(220 단계)는, 하부 전극층(120) 상에 혼합 용액을 증착하는 단계, 및 하부 전극층(120) 상에서 혼합 용액으로부터 용매 중 적어도 일부를 증발시켜, 저항 변화층(130)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to various embodiments, forming the resistance change layer (step 220) may include depositing a mixed solution on the lower electrode layer 120, and evaporating at least a portion of the solvent from the mixed solution on the lower electrode layer 120. and forming the resistance change layer 130.
다양한 실시예들에 따르면, 혼합 용액을 증착하는 단계는, 스핀 코팅 기법, 스프레이 코팅 기법, 바 코팅 기법, 침지 코팅 기법, 커튼 코팅 기법, 슬롯 코팅 기법, 롤 코팅 기법, 또는 그라비어 코팅 기법 중 적어도 하나를 통해, 수행될 수 있다. According to various embodiments, the step of depositing the mixed solution may include at least one of a spin coating technique, a spray coating technique, a bar coating technique, a dip coating technique, a curtain coating technique, a slot coating technique, a roll coating technique, or a gravure coating technique. Through, it can be performed.
다양한 실시예들에 따르면, 하부 전극층(120)은 복수의 하부 전극(121)들을 포함할 수 있다. According to various embodiments, the lower electrode layer 120 may include a plurality of lower electrodes 121 .
다양한 실시예들에 따르면, 상부 전극층(140)은 복수의 상부 전극(141)들을 포함할 수 있다. According to various embodiments, the upper electrode layer 140 may include a plurality of upper electrodes 141 .
다양한 실시예들에 따르면, 하부 전극층(120) 및 상부 전극층(140)은, 상부에서 볼 때, 하부 전극(121)들과 상부 전극(141)들이 십자(+) 형태로 교차되도록 배열되는, 크로스바 어레이 구조로 배치될 수 있다. According to various embodiments, the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 140 are arranged such that, when viewed from above, the lower electrodes 121 and the upper electrodes 141 cross each other in a cross (+) shape, a crossbar. It can be arranged in an array structure.
일 실시예에 따르면, 상기 제조 방법은, 상부 전극층(140) 상에 다른 기판(110)을 적층하는 단계, 혼합 용액을 이용하여, 다른 기판(110) 상에 배치되는 다른 하부 전극층(120) 상에 다른 저항 변화층(130)을 형성하는 단계, 및 다른 저항 변화층(130) 상에 다른 상부 전극층(140)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the manufacturing method may include laminating another substrate 110 on the upper electrode layer 140, using a mixed solution, on another lower electrode layer 120 disposed on the other substrate 110. The step of forming another resistance change layer 130 and the step of forming another upper electrode layer 140 on the other resistance change layer 130 may be further included.
다른 실시예에 따르면, 상기 제조 방법은, 기판(110), 하부 전극층(120), 저항 변화층(130), 및 상부 전극층(140)을 절단하여, 적어도 두 개의 소자들로 구분하는 단계, 및 소자들 중 하나를 소자들 중 다른 하나 상에 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, the manufacturing method includes the steps of dividing the substrate 110, the lower electrode layer 120, the resistance change layer 130, and the upper electrode layer 140 into at least two devices, and It may further include mounting one of the elements onto another one of the elements.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성 요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성 요소가 다른(예: 제 2) 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성 요소(예: 제 3 구성 요소)를 통하여 연결될 수 있다.Various embodiments of this document and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to a specific embodiment, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutes of the embodiment. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this document, expressions such as "A or B", "at least one of A and/or B", "A, B or C" or "at least one of A, B and/or C" refer to all of the items listed together. Possible combinations may be included. Expressions such as "first," "second," "first," or "second" may modify the elements in any order or importance, and are used only to distinguish one element from another. The components are not limited. When a (eg, first) component is referred to as being “connected” or “connected” to another (eg, second) component, the certain component is directly connected to the other component, or It may be connected through another component (eg, a third component).
다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다.According to various embodiments, each of the components described above may include a single entity or a plurality of entities. According to various embodiments, one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added. Alternatively or additionally, a plurality of components may be integrated into one component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component among the plurality of components prior to integration.
Claims (14)
기판;
상기 기판 상에 배치되는 하부 전극층;
상기 하부 전극층 상에 배치되고, 아가로즈(agarose) 재료를 포함하는 저항 변화층; 및
상기 저항 변화층 상에 배치되는 상부 전극층
을 포함하고,
상기 상부 전극층 상에 적층되는 다른 기판;
상기 다른 기판 상에 배치되는 다른 하부 전극층;
상기 다른 하부 전극층 상에 배치되고, 아가로즈 재료를 포함하는 다른 저항 변화층; 및
상기 다른 저항 변화층 상에 배치되는 다른 상부 전극층
을 더 포함하고,
상기 저항 변화층 및 상기 다른 저항 변화층은,
상기 저항 변화층 및 상기 다른 저항 변화층 내에 분산되어 있고, 나노 카본 재료를 포함하는 추가 부재를 더 포함하고,
상기 저항 변화층 및 상기 다른 저항 변화층은,
용매에 대해 상기 아가로즈 재료를 용해시키고 상기 추가 부재를 분산시켜 준비되는 혼합 용액을 상기 하부 전극층 및 상기 다른 하부 전극층 상에 증착함으로써, 형성되고,
상기 용매는,
메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 아이소프로필알코올(Isopropyl alcohol), 아세톤(Aceton), 또는 아세트 산(Acetic acid) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 저항 변화층 및 상기 다른 저항 변화층의 상기 아가로즈 재료는,
하기 화학식과 같이 표현되는,
비휘발성 기억 소자.
[화학식]
In an eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device,
Board;
a lower electrode layer disposed on the substrate;
a resistance change layer disposed on the lower electrode layer and including an agarose material; and
An upper electrode layer disposed on the resistance change layer
including,
another substrate stacked on the upper electrode layer;
another lower electrode layer disposed on the other substrate;
another resistance change layer disposed on the other lower electrode layer and including an agarose material; and
Another upper electrode layer disposed on the other resistance change layer
Including more,
The resistance change layer and the other resistance change layer,
Further comprising an additional member dispersed in the resistance change layer and the other resistance change layer and including a nano-carbon material;
The resistance change layer and the other resistance change layer,
Formed by depositing a mixed solution prepared by dissolving the agarose material in a solvent and dispersing the additional member on the lower electrode layer and the other lower electrode layer,
The solvent is
Contains at least one of methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, or acetic acid,
The agarose material of the resistance change layer and the other resistance change layer,
Represented by the following chemical formula,
non-volatile storage device.
[chemical formula]
상기 하부 전극층은 복수의 하부 전극들을 포함하고,
상기 상부 전극층은 복수의 상부 전극들을 포함하며,
상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층은,
상부에서 볼 때, 상기 하부 전극들과 상기 상부 전극들이 십자(+) 형태로 교차되도록 배열되는, 크로스바 어레이(cross-bar array) 구조로 배치되는,
비휘발성 기억 소자.
According to claim 1,
The lower electrode layer includes a plurality of lower electrodes,
The upper electrode layer includes a plurality of upper electrodes,
The lower electrode layer and the upper electrode layer,
When viewed from the top, the lower electrodes and the upper electrodes are arranged in a cross-bar (+) shape, arranged in a cross-bar array structure,
non-volatile storage device.
아가로즈 재료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 단계;
상기 혼합 용액을 이용하여, 기판 상에 배치되는 하부 전극층 상에 저항 변화층을 형성하는 단계; 및
상기 저항 변화층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 상부 전극층 상에 다른 기판을 적층하는 단계;
상기 혼합 용액을 이용하여, 상기 다른 기판 상에 배치되는 다른 하부 전극층 상에 다른 저항 변화층을 형성하는 단계; 및
상기 다른 저항 변화층 상에 다른 상부 전극층을 형성하는 단계
를 더 포함하고,
상기 혼합 용액을 준비하는 단계는,
용매에 대해 상기 아가로즈 재료를 용해시키고 추가 부재를 분산시켜, 상기 혼합 용액을 준비하고,
상기 추가 부재는,
나노 카본 재료를 포함하고,
상기 용매는,
메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 아이소프로필알코올(Isopropyl alcohol), 아세톤(Aceton), 또는 아세트 산(Acetic acid) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 아가로즈 재료는,
하기 화학식과 같이 표현되는,
제조 방법.
[화학식]
In the method of manufacturing an eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device,
Preparing a mixed solution containing an agarose material;
forming a resistance change layer on a lower electrode layer disposed on a substrate using the mixed solution; and
Forming an upper electrode layer on the resistance change layer
including,
stacking another substrate on the upper electrode layer;
forming another resistance change layer on another lower electrode layer disposed on the other substrate by using the mixed solution; and
Forming another upper electrode layer on the other resistance change layer
Including more,
The step of preparing the mixed solution is,
Dissolving the agarose material in a solvent and dispersing an additional member to prepare the mixed solution,
The additional member,
Including nano-carbon materials,
The solvent is
Contains at least one of methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, or acetic acid,
The agarose material,
Represented by the following chemical formula,
manufacturing method.
[chemical formula]
상기 저항 변화층을 형성하는 단계는,
상기 하부 전극층 상에 상기 혼합 용액을 증착하는 단계; 및
상기 하부 전극층 상에서 상기 혼합 용액으로부터 상기 용매 중 적어도 일부를 증발시켜, 상기 저항 변화층을 형성하는 단계
를 포함하는,
제조 방법.
According to claim 6,
Forming the resistance change layer,
depositing the mixed solution on the lower electrode layer; and
forming the resistance change layer by evaporating at least a portion of the solvent from the mixed solution on the lower electrode layer;
including,
manufacturing method.
상기 혼합 용액을 증착하는 단계는,
스핀 코팅(Spin coating) 기법, 스프레이 코팅(Spray coating) 기법, 바 코팅(Bar coating) 기법, 침지 코팅(Dip-coating) 기법, 커튼 코팅(Curtain coating) 기법, 슬롯 코팅(Slot coating) 기법, 롤 코팅(Roll coating) 기법, 또는 그라비어 코팅(Gravure coating) 기법 중 적어도 하나를 통해, 수행되는,
제조 방법.
According to claim 10,
Depositing the mixed solution,
Spin coating technique, spray coating technique, bar coating technique, dip-coating technique, curtain coating technique, slot coating technique, roll coating technique Performed through at least one of a roll coating technique or a gravure coating technique,
manufacturing method.
상기 하부 전극층은 복수의 하부 전극들을 포함하고,
상기 상부 전극층은 복수의 상부 전극들을 포함하며,
상기 하부 전극층 및 상기 상부 전극층은,
상부에서 볼 때, 상기 하부 전극들과 상기 상부 전극들이 십자(+) 형태로 교차되도록 배열되는, 크로스바 어레이 구조로 배치되는,
제조 방법.
According to claim 6,
The lower electrode layer includes a plurality of lower electrodes,
The upper electrode layer includes a plurality of upper electrodes,
The lower electrode layer and the upper electrode layer,
When viewed from the top, the lower electrodes and the upper electrodes are arranged in a cross (+) shape, arranged in a crossbar array structure,
manufacturing method.
아가로즈 재료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 단계;
상기 혼합 용액을 이용하여, 기판 상에 배치되는 하부 전극층 상에 저항 변화층을 형성하는 단계; 및
상기 저항 변화층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 기판, 상기 하부 전극층, 상기 저항 변화층, 및 상기 상부 전극층을 절단하여, 적어도 두 개의 소자들로 구분하는 단계; 및
상기 소자들 중 하나를 상기 소자들 중 다른 하나 상에 장착하는 단계
를 더 포함하고,
상기 혼합 용액을 준비하는 단계는,
용매에 대해 상기 아가로즈 재료를 용해시키고 추가 부재를 분산시켜, 상기 혼합 용액을 준비하고,
상기 추가 부재는,
나노 카본 재료를 포함하고,
상기 용매는,
메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 아이소프로필알코올(Isopropyl alcohol), 아세톤(Aceton), 또는 아세트 산(Acetic acid) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 아가로즈 재료는,
하기 화학식과 같이 표현되는,
제조 방법.
[화학식]
In the method of manufacturing an eco-friendly nanocomposite-based non-volatile memory device,
Preparing a mixed solution containing an agarose material;
forming a resistance change layer on a lower electrode layer disposed on a substrate using the mixed solution; and
Forming an upper electrode layer on the resistance change layer
including,
dividing the substrate, the lower electrode layer, the resistance change layer, and the upper electrode layer into at least two devices; and
Mounting one of the elements onto another one of the elements
Including more,
The step of preparing the mixed solution is,
Dissolving the agarose material in a solvent and dispersing an additional member to prepare the mixed solution,
The additional member,
Including nano-carbon materials,
The solvent is
Contains at least one of methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, or acetic acid,
The agarose material,
Represented by the following chemical formula,
manufacturing method.
[chemical formula]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210043277A KR102575691B1 (en) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | Environment-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210043277A KR102575691B1 (en) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | Environment-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device and method for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220137340A KR20220137340A (en) | 2022-10-12 |
| KR102575691B1 true KR102575691B1 (en) | 2023-09-06 |
Family
ID=83598043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210043277A KR102575691B1 (en) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | Environment-friendly nanocomposite-based nonvolatile memory device and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102575691B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013197461A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101332959B1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-11-25 | 한양대학교 산학협력단 | Non-volatile organic memory device and method for fabricating the same |
| KR20150071347A (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-26 | 한국과학기술원 | The method for preparation of biomolecules micropatterning |
| KR102129424B1 (en) * | 2018-11-16 | 2020-07-02 | 연세대학교 산학협력단 | Resistive switching memory using eco-friendly bio material and method of fabricating the same |
-
2021
- 2021-04-02 KR KR1020210043277A patent/KR102575691B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013197461A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
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|---|---|
| KR20220137340A (en) | 2022-10-12 |
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| AMND | Amendment | ||
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