KR20110127036A - 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 유기 메모리 소자는 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자이고, 상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내며, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 유기 메모리 소자는 휘어진 구조에서도 전류 전압 특성, 신뢰성 등이 우수하다.
Description
본 발명은 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 적용이 가능하도록, 휘어진 구조에서도 전류 전압 특성, 신뢰성 등이 우수한 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법에 관한 것이다.
유기물을 기반으로 한 전자소자는 물질의 다양성, 유연성, 프린팅과 가벼움을 바탕으로 많은 관심을 받아왔다. 또한, 유기물 전자소자는 저가, 대면적 제작과 쉬운 공정으로 많은 연구가 행하여졌다. 이러한 이유로 유기 태양전지, 유기 발광다이오드, 유기 박막트랜지스터와 유기 메모리에 대한 연구가 집중적으로 행하여졌고 이러한 유기 기반 전자소자 중에서 유기 메모리는 휘어질 수 있는 가능성 때문에 기존의 실리콘 기반의 메모리를 대체할 차세대 메모리 소자로서 부각되었다.
저항 변화형 메모리 소자(resistive memory devices)(본원에서 저항 변화형 메모리 소자라는 용어는 저항 메모리 소자와 혼용하여 사용한다)는 용량형 메모리 소자 (capacitative memory devices)에 대응되는 개념으로 인가 전압에 따라 저항이 달라지고, 저항의 변화에 대응하여 데이타를 저장하는 메모리를 의미한다. 칼코겐 물질(chalcogenide materials), 반도체, 다양한 종류의 산화물 및 질화물들이 저항 메모리 특성을 갖는 것으로 알려져 있고, 심지어 유기 재료(organic materials)도 저항 메모리 특성(resistive memory properties)을 갖는 것으로 밝혀졌다. 이러한 저항 변화형 메모리 소자는 높은 구동 전압 및 전류, 낮은 내구성 및 낮은 박막 취급 특성 등의 단점을 가지나, 최근 재료 공학의 비약적인 발전으로 이러한 문제점들이 극복되면서 비휘발성, 저전력, 고밀도 및 다중 비트 동작 메모리(multi-bit operating memory)로서 주목을 받고 있다. 이러한 저항 변화형 메모리 소자의 예들은 상변화 메모리(Phase Change RAM), 유기 메모리(organic memory), 금속 산화물 저항 메모리(Oxide Resistive RAM) 등이 있다.
한편, 휘어지는 특성은 접거나 입을 수 있는 미래 전자소자에 적용될 수 있는 중요한 특성이다. 이러한 전자소자에 이용하기 위해 유기 태양전지, 유기 박막트랜지스터, 유기 발광다이오드와 디스플레이 방면에 걸쳐서 많은 연구가 행하여졌다. 같은 이유로 휘어지는 유기 메모리도 연구가 되었으며, 기존 실리콘 기반의 메모리와 비교하여 제조공정이 쉽고 단가가 저렴하며, 낮은 온도에서 만들 수 있는 장점이 있다.
그러나, 아직 휘어지는 유기 메모리에 대한 연구가 많이 행하여지지는 않았다. 단지 휘어지는 기판 위에서 소자를 만들었다고 명시하였을 뿐, 소자를 굽혀가면서 메모리의 특성을 보여주는 연구는 아직 보고되지 않았다[Li et al, Organic Electronics. 8, 401-406 (2007), Son et al, Nanotechnology. 19, 055204 (2008)]. 실제 이용 가능한 휘어지는 유기 메모리를 구현하기 위해서는 소자를 굽혀가면서 메모리의 특성을 나타내주는 전류 전압 특성, 신뢰성 측정을 하여야만 한다.
본 발명은, 유기 메모리 소자에 있어서 소자가 휘어지는 환경에서도 메모리의 특성이 유지될 뿐만 아니라, 전류 전압 특성, 신뢰성 등이 우수한 유기 메모리 소자를 제공하고자 한다.
이에, 본 발명은
기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자에 있어서,
상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내고,
상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은
기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자에 있어서,
상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내고,
상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값과 휘어진 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 준비하는 단계,
2) 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 측정하는 단계,
3) 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 측정하는 단계, 및
4) 상기 2) 단계 및 3) 단계에서 측정한 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 비교하는 단계
를 포함하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 특성 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자로서, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 이고, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값과 휘어진 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 한다. 즉, 휘어진 구조에서도 전류 전압 특성, 신뢰성 등이 우수하므로, 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자로서 보다 유용하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 제조과정을 순차적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 투과전자현미경사진을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 투과전자현미경사진을 나타낸 도로서, 도 3의 (a)는 Au 중간 금속층을 포함하지 않는 경우의 투과전자현미경사진이고, 도 3의 (b)는 Au 중간 금속층을 포함하는 경우의 투과전자현미경사진이다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 광학 사진을 나타낸 도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 휘어지는 특성을 나타낸 도이고, 도 5의 (b)는 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 반지름을 구하는 방법을 나타낸 도이며, 도 5의 (c)는 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 점진적으로 굽혀가면서 얻은 d 값과 r 값을 나타낸 도이고, 도 5의 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 휘어지는 정도를 조절하고 반지름을 얻기 위해 사용된 버니어캘리퍼스의 사진을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때, 휘어진 구조일 때 및 다시 평평한(flat) 구조로 복귀한 때의 전압에 대한 전류 특성을 나타낸 도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 온/오프(ON/OFF) 전류비를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 소자를 켜는 문턱전압과 소자를 끄는 문턱전압을 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 평평한(flat) 구조의 소자와 휘어진 구조의 소자의 전류를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 평평한(flat) 구조일 때에 소자를 온/오프(ON/OFF) 상태를 반복한 경우의 전류를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 휘어진 구조일 때에 소자를 온/오프(ON/OFF) 상태를 반복한 경우의 전류를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 투과전자현미경사진을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 투과전자현미경사진을 나타낸 도로서, 도 3의 (a)는 Au 중간 금속층을 포함하지 않는 경우의 투과전자현미경사진이고, 도 3의 (b)는 Au 중간 금속층을 포함하는 경우의 투과전자현미경사진이다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 광학 사진을 나타낸 도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 휘어지는 특성을 나타낸 도이고, 도 5의 (b)는 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 반지름을 구하는 방법을 나타낸 도이며, 도 5의 (c)는 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 점진적으로 굽혀가면서 얻은 d 값과 r 값을 나타낸 도이고, 도 5의 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 휘어지는 정도를 조절하고 반지름을 얻기 위해 사용된 버니어캘리퍼스의 사진을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때, 휘어진 구조일 때 및 다시 평평한(flat) 구조로 복귀한 때의 전압에 대한 전류 특성을 나타낸 도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 온/오프(ON/OFF) 전류비를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 소자를 켜는 문턱전압과 소자를 끄는 문턱전압을 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 평평한(flat) 구조의 소자와 휘어진 구조의 소자의 전류를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 평평한(flat) 구조일 때에 소자를 온/오프(ON/OFF) 상태를 반복한 경우의 전류를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서 휘어진 구조일 때에 소자를 온/오프(ON/OFF) 상태를 반복한 경우의 전류를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 일구체예는 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자이고, 상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내며, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 일구체예는 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자이고, 상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내며, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값과 휘어진 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자는 휘어진 구조에서도 전류 전압 특성, 신뢰성 등이 우수한 유기 메모리 소자로서, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.5 ~ 5 인 것이 보다 바람직하고, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값과 휘어진 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값의 비율이 1 : 0.5 ~ 5 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서, 상기 기판은 휘어질 수 있는 플라스틱 기판일 수 있고, 보다 구체적으로 상기 기판은 PET(polyethylene terephthalate), PES(poly ether sulfone), 폴리이미드 필름 및 PDMS(polydimethylsiloxane)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서, 상기 하부전극 및 상부전극은 각각 당 기술분야에 알려진 전극 물질을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 하부전극은 텅스텐(W), WN, Ti, TiN, TiAlN, TiSiN, Ta, TaN, TaSiN, Ni, Cr, Ru, RuO2, RuSiN, Ir, IrO2, 알루미늄(Al) 및 인듐틴옥사이드(ITO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 상부전극은 금, 은, 백금, 구리, 코발트, 니켈, 주석 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 하부전극 및 상부전극은 각각 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있고, 구체적인 예로는 증착방법 등을 이용할 수 있다.
특히, 상기 기판과 하부전극 사이에는 중간 금속층으로서 Au 층을 포함할 수 있다. 플라스틱 기판 위에 금속 전극 증착시 플라스틱 기판으로부터 금속 전극으로의 산소 침투가 된다고 보고되어 있다(W. S. Wong, A. Salleo, Springer 2009). 상기 Au 층은 유기 메모리 소자의 제조공정에 있어서, 기판 상에 하부전극 증착시 기판으로부터 하부전극으로의 산소 침투 현상을 감소시키기 위한 것이다. 기판과 하부전극인 Al 층 사이에 Au 층을 포함하지 않는 경우의 투과전자현미경사진과 Au 층을 포함하는 경우의 투과전자현미경사진을 하기 도 3에 나타내었다. 도 3에 따르면, 기판과 하부전극인 Al 층 사이에 Au 중간 금속층을 포함하는 경우에는 하부전극인 Al 층 내의 산소 침투량이 상당히 감소된 것을 볼 수 있다.
상기 기판과 Au 층 사이에는 기판 상에 Au가 잘 증착될 수 있도록 Ti 층을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자에 있어서, 상기 유기물층은 폴리(2-비닐 피리딘), 폴리(4-비닐 피리딘), 폴리비닐피롤리돈, 폴리알릴아민, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리아미도아민, 폴리이미드 및 PCBM(6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 특히, 상기 유기물층은 폴리이미드 및 PCBM(6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 유기물층은 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있고, 구체적인 예로는 스핀코팅(spin coating) 방법을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자는 유기 저항 변화형 메모리 소자일 수 있다. 상기 유기 저항 변화형 메모리 소자(resistive memory devices)는 용량형 메모리 소자(capacitative memory devices)에 대응되는 개념으로 인가 전압에 따라 저항이 달라지고, 저항의 변화에 대응하여 데이타를 저장하는 메모리를 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 특성 측정방법의 일구체예는 1) 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 준비하는 단계, 2) 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 측정하는 단계, 3) 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 측정하는 단계, 및 4) 상기 2) 단계 및 3) 단계에서 측정한 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 비교하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 제조과정을 순차적으로 보여주고 있다. 도 1의 (a)와 같이 기판을 준비한 후, 도 1의 (b)와 같이 하부전극을 증착시킨다. 이 후, 도 1의 (c)와 같이 유기물층을 형성하고, 도 1의 (d)와 같이 하부전극을 드러내주기 위해 유기물층을 벗겨준다. 그 후, 도 1의 (e)와 같이 상부전극을 증착시킨 후, 최종적으로 도 1의 (f)와 같은 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 제조한다.
도 2는 상기 방법으로 제조되는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 각 층을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope) 사진을 통하여 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 광학 사진을 나타내고 있다. 도 4의 d는 버니어캘리퍼스를 이용하여 소자를 굽힌 후 측정한 거리이고, r은 d를 바탕으로 얻은 반지름이다.
도 5는 본 발명의 일구체예에 따른 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 휘는 정도를 나타내기 위해 사용된 방법을 나타내고 있다. 먼저 도 5의 (a)에서와 같은 평평한 소자를 도 5의 (d)에 명시된 버니어캘리퍼스를 사용하여 점진적으로 굽혀가며 도 5의 (a)에서의 d를 변화시키며 측정한다. 그 후 굽어진 소자의 사진을 촬영한 후, 파워포인트에 옮긴 후 파워포인트 상에서의 d와 실제 버니어캘리퍼스로 측정한 d와의 비율을 구한다. 도 5의 (b)에서와 같이 휘어진 정도에 알맞은 원을 그린 후, 위에서 구한 비율을 바탕으로 반지름을 얻는다. 이러한 방법으로 얻은 d 값과 r 값을 도 5의 (c)에 나타내었다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1>
도 1의 (a)와 같이 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 만들기 위해 PET 기판을 15.20mm × 15.20mm의 크기로 자른 후 아세톤, 메탄올, DI 용액에 순차적으로 10분씩 세정하여 준비하였다. 그 후, 도 1의 (b)와 같이 섀도우 마스크(Shadow mask)를 사용하여 8개의 라인(line)의 선폭이 100㎛인 하부전극을 전자 빔 증착 장비(electron beam evaporator)를 사용하여 약 10-7torr의 분위기에서 Ti(10nm), Au(30nm), Al(70nm)를 각각 증착하였다. Ti는 PET 기판에 Au가 잘 증착되도록 하게하기 위하여 증착하였다.
Au 중간 금속층은 하부전극 증착과정 중 PET 기판으로부터 Al로의 산소 침투현상을 줄여주기 위한 역할을 하기 위해 증착되었다. 그 후, 유기물층이 잘 증착되도록 하부전극이 증착된 기판은 10분 동안 UV-ozone 처리를 한 후, 도 1의 (c)와 같이 유기물층을 스핀코팅(spin coatin) 하였다. 유기 메모리의 저항 변화층 형성을 위한 유기 용액으로 폴리이미드(polyimide)와 PCBM(6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester) 분자를 NMP 용액(N-methyl-2-pyrrolidone)에 각각 섞어주고 다시 폴리이미드 용액 대비 PCBM 용액의 부피비가 4 : 1이 되도록 섞은 혼합 용액을 스핀코팅 하기 위한 최종 용액을 준비하였다. 스핀코팅은 초기 5초 동안은 500rpm으로, 다음 35초 동안은 2,000rpm으로 코팅하였다. 스핀코팅 후 질소 분위기의 글로브 박스(glove box)에서 60˚C의 온도로 10분 동안 소프트 베이킹(soft baking) 후 면봉을 사용하여 도 1의 (d)와 같이 메탄올로 하부전극을 드러내주기 위해 유기물층을 벗겨주었다. 그 후 100℃에서 24시간 동안의 하드 베이킹(hard baking) 과정을 거친 후 유기물층을 완성하였다. 마지막으로 유기 저항 변화형 메모리의 상부 전극을 형성하기 위해 도 1의 (e)와 같이, 도 1의 (b)와 같은 모양의 Al을 전자빔 증착 장비와 셰도우 마스크를 이용하여 (b)의 모양과 직교하게 50nm 증착시켰다. 마지막으로 완성된 소자를 도 1의 (f)와 같이 버니어캘리퍼스를 이용하여 굽혀서 휘어지는 소자임을 확인하였다.
<
실험예
>
플렉서블
(
flexible
) 유기 메모리 소자의 특성 평가
상기 실시예 1에서 제조한 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 특성을 평가하여 하기 도 6 내지 도 12에 나타내었다.
도 6은 본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 저항 변화형 메모리 소자의 전압에 따른 전류의 변화를 나타내는 도면이다. 이러한 유기 저항 변화형 메모리는 일반적으로 금속-절연층-금속(metal-insulator-metal, MIM)으로 구성되는 것이 일반적이고, 본 발명에서는 저항 변화층으로서 작용하는 물질로서 폴리이미드와 p형 반도체 PCBM 분자의 혼합 재료를 사용하여 구현되었다. 본 발명에서 사용된 유기 저항 변화형 메모리는 전형적인 유니폴라(unipolar)의 특성을 가진 저항 변화형 메모리 특성을 보이고 있다.
이러한 메모리의 작동을 상세적으로 기술하면, 도 6에서의 전압-전류 곡선에서 첫 번째 속이 비어있는 동그라미 커브에서 3.5V를 넘으면 보이는 것과 같이 전류는 상당한 증가를 보이고, 이는 고저항 상태(0, OFF state, High Resistance State, HRS)에서 저저항 상태(1, ON state, Low Resistance State, LRS)로의 스위칭 현상을 의미한다. 그 후, 다시 0V부터 8V까지 전압을 인가하면 0V에서 5V까지는 ON 상태인 저저항 상태를 유지하고 5V를 넘으면 음성미분저항(Negative Differential Resistance, NDR) 구간을 거쳐 최종적으로 OFF 상태인 고저항 상태로 돌아간 특성을 보인다. 두 번째 속이 차있는 동그라미 커브에서는 소자가 최대로 굽어있는 상태에서의 전류전압 특성을 보여주며 굽히기 전인 속이 빈 동그라미 커브와 일치하는 특성을 보여준다. 마지막 속이 빈 세모 커브는 소자를 최대로 굽힌 상태에서 소자를 다시 평평하게 되돌려 놓은 후의 전류 전압특성을 보여준다. 도 6에서와 같이 굽히기 전과 최대로 굽힌 후, 그리고 다시 평평한 상태에서의 전류 전압 특성이 일치하는 보여주며, 휘어지는 유기메모리로서 작동이 잘 됨을 보여준다.
도 7은 본 발명에 따른 플렉서블(flexible) 유기 저항 변화형 메모리 소자의 ON/OFF 전류비값을 소자를 점진적으로 굽혀가면서 나타낸 그림이다. 좋은 메모리 소자로 구동하기 위해서는 높은 ON/OFF 전류비값을 가져야만 한다. 각 단계마다 약간의 차이가 있지만 높은 ON/OFF 전류비값을 보여주며 특성을 잘 유지함을 보여주고 있다.
도 8은 굽히는 횟수에 따른 ON/OFF 전류비값을 보여주고 있다. 본 발명에서 수행된 방법은 조금 굽힌 상태에서 여러 번 측정하지 않고, 최대로 소자를 굽힌 상태에서 반복적으로 굽혀가면서 측정을 하였다. 도 8에서 보이듯이 140회 동안 일정한 ON/OFF 전류비값을 보이며 메모리 특성이 잘 유지됨을 보여주고 있다.
도 9는 소자를 점진적으로 굽혀가면서 소자를 켜는 문턱전압과, 소자를 끄는 문턱전압의 특성을 나타내고 있다. 약간의 변화를 보이고 있지만 소자를 점진적으로 굽혀도 켜고, 끌 때의 문턱 전압이 겹치지 않아 메모리를 구동시킬 때 오류가 생기진 않는다는 것을 보여주고 있다.
도 10은 소자를 굽히기 전과 소자를 최대로 굽혔을 때의 소자가 켜있는 상태와 꺼있는 상태를 시간에 따라 보여주는 그림으로, 104초 이상 동안 비슷한 특성을 보이며 메모리 특성이 잘 유지됨을 보여주고 있다.
도 11과 도 12는 소자를 굽히기 전과 소자를 최대로 굽혔을 때의 반복적인 메모리 소자의 구동 특성을 보여주고 있다. 도 11 및 도 12에서 보이듯이 소자를 키고 끄기를 50회 이상 반복해도 커다란 변화 없이 굽히기 전과 최대한 굽혔을 때 비슷한 양상을 보이고 있다.
특히, 본 발명에 따른 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자로서, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 이고, 상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값과 휘어진 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 일 수 있다. 즉, 휘어진 구조에서도 전류 전압 특성, 신뢰성 등이 우수하므로, 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자로서 보다 유용하게 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (9)
- 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자에 있어서,
상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내고,
상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값과 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 유기 메모리 소자에 있어서,
상기 유기 메모리 소자는 유연하게 휘어지는 특성을 나타내고,
상기 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값과 휘어진 구조일 때의 온/오프(ON/OFF) 전류비값의 비율이 1 : 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기판은 PET(polyethylene terephthalate), PES(poly ether sulfone), 폴리이미드 필름 및 PDMS(polydimethylsiloxane)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하부전극은 텅스텐(W), WN, Ti, TiN, TiAlN, TiSiN, Ta, TaN, TaSiN, Ni, Cr, Ru, RuO2, RuSiN, Ir, IrO2, 알루미늄(Al) 및 인듐틴옥사이드(ITO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고,
상기 상부전극은 금, 은, 백금, 구리, 코발트, 니켈, 주석 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기판과 하부전극 사이에 Au 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 제5항에 있어서,
상기 하부전극은 Al을 포함하고, 상기 기판과 Au 층 사이에는 Ti 층이 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유기물층은 폴리(2-비닐 피리딘), 폴리(4-비닐 피리딘), 폴리비닐피롤리돈, 폴리알릴아민, 폴리에틸렌아민, 폴리아크릴아마이드, 폴리아미도아민, 폴리이미드 및 PCBM(6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유기 메모리 소자는 유기 저항 변화형 메모리 소자인 것을 특징으로 하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자. - 1) 기판, 하부전극, 유기물층 및 상부전극을 순차적으로 포함하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자를 준비하는 단계,
2) 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 평평한(flat) 구조일 때의 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 측정하는 단계,
3) 상기 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자가 휘어진 구조일 때의 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 측정하는 단계,
4) 상기 2) 단계 및 3) 단계에서 측정한 전압에 따른 전류값 또는 온/오프(ON/OFF) 전류비값을 비교하는 단계
를 포함하는 플렉서블(flexible) 유기 메모리 소자의 특성 측정방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100046650A KR20110127036A (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100046650A KR20110127036A (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110127036A true KR20110127036A (ko) | 2011-11-24 |
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ID=45395891
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|---|---|---|---|
| KR1020100046650A KR20110127036A (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 유기 메모리 소자 및 이의 특성 측정방법 |
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| KR (1) | KR20110127036A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210112078A (ko) * | 2020-03-04 | 2021-09-14 | 한국화학연구원 | 유연 기판용 유기 박막, 코팅, 및 접착제의 굽힘 시험 방법 |
-
2010
- 2010-05-18 KR KR1020100046650A patent/KR20110127036A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210112078A (ko) * | 2020-03-04 | 2021-09-14 | 한국화학연구원 | 유연 기판용 유기 박막, 코팅, 및 접착제의 굽힘 시험 방법 |
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