KR20120121042A - 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120121042A KR20120121042A KR1020110038769A KR20110038769A KR20120121042A KR 20120121042 A KR20120121042 A KR 20120121042A KR 1020110038769 A KR1020110038769 A KR 1020110038769A KR 20110038769 A KR20110038769 A KR 20110038769A KR 20120121042 A KR20120121042 A KR 20120121042A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- organic
- insulating layer
- layer
- memory device
- organic insulating
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 147
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 16
- 229920001665 Poly-4-vinylphenol Polymers 0.000 claims description 15
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 10
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 10
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 10
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- NAZODJSYHDYJGP-UHFFFAOYSA-N 7,18-bis[2,6-di(propan-2-yl)phenyl]-7,18-diazaheptacyclo[14.6.2.22,5.03,12.04,9.013,23.020,24]hexacosa-1(23),2,4,9,11,13,15,20(24),21,25-decaene-6,8,17,19-tetrone Chemical compound CC(C)C1=CC=CC(C(C)C)=C1N(C(=O)C=1C2=C3C4=CC=1)C(=O)C2=CC=C3C(C=C1)=C2C4=CC=C3C(=O)N(C=4C(=CC=CC=4C(C)C)C(C)C)C(=O)C1=C23 NAZODJSYHDYJGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVJKKWFAADXIJK-UHFFFAOYSA-N Allylamine Chemical compound NCC=C VVJKKWFAADXIJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZNMRPQBBZBTSW-UHFFFAOYSA-N [Au]=O Chemical compound [Au]=O KZNMRPQBBZBTSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N coronene Chemical compound C1=C(C2=C34)C=CC3=CC=C(C=C3)C4=C4C3=CC=C(C=C3)C4=C2C3=C1 VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910001922 gold oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 2
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CLYVDMAATCIVBF-UHFFFAOYSA-N pigment red 224 Chemical compound C=12C3=CC=C(C(OC4=O)=O)C2=C4C=CC=1C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C4=CC=C3C1=C42 CLYVDMAATCIVBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003228 poly(4-vinyl pyridine) Polymers 0.000 description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- -1 polyparaphenylenevinylene Polymers 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- VLDPXPPHXDGHEW-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2-dichlorophosphoryloxybenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1OP(Cl)(Cl)=O VLDPXPPHXDGHEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AGBXYHCHUYARJY-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C=CC1=CC=CC=C1 AGBXYHCHUYARJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N Tetrahydroanthracene Natural products C1=CC=C2C=C(CCCC3)C3=CC2=C1 XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- WSRHMJYUEZHUCM-UHFFFAOYSA-N perylene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid Chemical compound C=12C3=CC=CC2=CC=CC=1C1=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C(C(O)=O)C2=C1C3=CC=C2C(=O)O WSRHMJYUEZHUCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- UGQZLDXDWSPAOM-UHFFFAOYSA-N pyrrolo[3,4-f]isoindole-1,3,5,7-tetrone Chemical compound C1=C2C(=O)NC(=O)C2=CC2=C1C(=O)NC2=O UGQZLDXDWSPAOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N rubrene Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C1=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=CC=C2C(C=2C=CC=CC=2)=C11)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N tetracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C21 IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31058—After-treatment of organic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법이 제공된다. 플렉서블 기판이 제공되고, 제어 게이트 전극은 상기 플렉서블 기판 상에 투명 도전체를 포함하여 제공된다. 블로킹 유기 절연층은 상기 제어 게이트 전극 상에 제공된다. 전하 트랩층은 상기 블로킹 유기 절연층 상에 복수의 나노입자들을 포함하여 제공된다. 터널링 유기 절연층은 상기 전하 트랩층 상에 제공된다. 유기 반도체층은 상기 터널링 유기 절연층 상에 제공된다. 투명 도전체를 포함하는 소오스 전극은 상기 제어 게이트 전극의 일측 상에 상기 유기 반도체층과 연결되게 배치된다. 투명 도전체를 포함하는 드레인 전극은 상기 제어 게이트 전극의 타측 상에 상기 유기 반도체층과 연결되게 배치된다.
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 특히 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[지원 과제] 본 발명은 교육과학기술부 기초연구사업 (과제번호: 2008-0059952, 2009-0077593, 2010-0014925, 2010-0015014), 지식경제부 산업원천기술개발사업(정보통신) (과제번호: 10030559)의 지원으로 수행된 연구 결과를 포함한다.
전자 제품의 소형화와 더불어 고용량화가 요구됨에 따라서, 이러한 전자 제품에 사용되는 메모리 소자의 고집적화가 요구되고 있다. 하지만, 반도체 집적 공정의 한계로 인해서, 이러한 메모리 소자의 고집적화는 한계에 부딪치고 있다. 나노입자계 메모리 소자는 그 구조가 간단하고, 멀티 레벨 셀(multi level cell; MLC) 동작에 유리하다는 점에서 그 대안으로 고려되고 있다. 한편, 최근 플렉서블 디스플레이 등을 비롯하여 플렉서블 장치에 대한 연구가 진행되고 있는 바, 이러한 플렉서블 장치에 이용되는 메모리 소자도 플렉서블 특성을 가질 것이 요구된다.
하지만, 통상적인 플렉서블 소자의 경우, 유리 기판에 소자를 형성한 후 플렉서블 기판 상으로 전사하는 등 그 공정이 복잡하다. 이에, 본 발명의 일 과제는 플렉서블 기판을 이용한 경제적인 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 이러한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자가 제공된다. 플렉서블 기판이 제공되고, 제어 게이트 전극은 상기 플렉서블 기판 상에 투명 도전체를 포함하여 제공된다. 블로킹 유기 절연층은 상기 제어 게이트 전극 상에 제공된다. 전하 트랩층은 상기 블로킹 유기 절연층 상에 복수의 나노입자들을 포함하여 제공된다. 터널링 유기 절연층은 상기 전하 트랩층 상에 제공된다. 유기 반도체층은 상기 터널링 유기 절연층 상에 제공된다. 투명 도전체를 포함하는 소오스 전극은 상기 제어 게이트 전극의 일측 상에 상기 유기 반도체층과 연결되게 배치된다. 투명 도전체를 포함하는 드레인 전극은 상기 제어 게이트 전극의 타측 상에 상기 유기 반도체층과 연결되게 배치된다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자는, 상기 소오스 전극과 상기 유기 반도체층의 사이, 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층의 사이에 각각 개재된 버퍼층들을 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼층들은 도전성 천이 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자에 있어서, 상기 전하 트랩층은 상기 블로킹 유기 절연층 상에 상기 복수의 나노입자들을 정전기력에 의해서 고정하는 유기 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자에 있어서, 상기 전하 트랩층은 상기 복수의 나노입자들 상에 캡핑 유기 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자는 가시광선 영역에서 전체적으로 투명할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법이 제공된다. 플렉서블 기판 상에, 투명 도전체를 포함하는 제어 게이트 전극을 형성한다. 상기 제어 게이트 전극 상에 블로킹 유기 절연층을 형성한다. 상기 블로킹 유기 절연층 상에, 복수의 나노입자들을 포함하는 전하 트랩층을 형성한다. 상기 전하 트랩층 상에 터널링 유기 절연층을 형성한다. 상기 터널링 유기 절연층 상에 유기 반도체층을 형성한다. 상기 유기 반도체층 상에, 투명 도전체를 각각 포함하는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법은, 상기 소오스 전극과 상기 유기 반도체층의 사이, 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층의 사이에 버퍼층들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법에 있어서, 상기 전하 트랩층을 형성하는 단계는, 상기 블로킹 유기 절연층 상에 유기 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 접착층 상에 상기 복수의 나노입자들을 정전기력을 이용하여 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 유기 메모리 소자에 있어서, 상기 전하 트랩층을 형성하는 단계는, 상기 복수의 나노입자들 상에 캡핑 유기 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자에 의하면, 전체적으로 투명한 플렉서블 유기 메모리 소자가 제공될 수 있다. 이러한 플렉서블 유기 메모리 소자는 투명성을 확보함으로써 디스플레이 소자 등에 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법에 따르면, 저온 공정을 적용하여 유기 기판을 통한 전사 없이 플렉서블 기판 상에 바로 유기 메모리 소자를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자를 도시하는 부분적으로 절단된 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 플렉서블 유기 메모리 소자의 II-II선에서 절취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 굽힘 시험 과정을 보여주는 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 프로그램/소거 특성을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 리텐션 특성을 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 굽힘 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 도 1의 플렉서블 유기 메모리 소자의 II-II선에서 절취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 굽힘 시험 과정을 보여주는 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 프로그램/소거 특성을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 리텐션 특성을 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 굽힘 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자를 도시하는 부분적으로 절단된 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 플렉서블 유기 메모리 소자의 II-II선에서 절취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 플렉서블 기판(105)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판(105)은 유연성을 갖는 플라스틱 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 플라스틱 기판은 폴리카보네이트(poly carbonate; PC), 폴리아릴레이트(poly arylate; PAR), 폴리에테르술폰(poly ether sulfone; PES), 폴리이미드(polyimide; PI) 등과 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 이러한 플라스틱 기판은 기본적으로 유연성을 가질 것이 요구되며, 더불어 디스 플레이 소자 등에 이용될 경우에는 투명성을 요구할 수도 있다.
제어 게이트 전극(110)은 플렉서블 기판(105) 상에 제공될 수 있다. 제어 게이트 전극(110)은 메모리셀의 온-오프(on-off) 동작을 제어할 수 있다. 제어 게이트 전극(110)은 다양한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어 게이트 전극(110)은 금속, 금속 실리사이드, 금속 질화물, 폴리실리콘 등을 포함할 수 있다. 이 실시예에서 제어 게이트 전극(110)은 전체적인 투명성을 위해서 투명 도전체(transparent conductor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전체는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 주석-도핑된 인듐 옥사이드(tin-doped indium oxide)를 포함할 수 있다. ITO는 인듐 산화물(indium oxide)과 주석 산화물(tin oxide)의 고용체일 수 있다.
블로킹 유기 절연층(115)은 제어 게이트 전극(110) 상에 제공될 수 있다. 블로킹 유기 절연층(115)은 전하 트랩층(130)의 전하가 제어 게이트 전극(110)으로 역터널링되어 소실되는 것을 막아주는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 블로킹 유기 절연층(115)은 적절한 유기 절연물, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리비닐페놀(polyvinyl phenol; PVP) 밀 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전하 트랩층(130)은 블로킹 유기 절연층(115) 상에 제공될 수 있다. 전하 트랩층(130)은 전하 저장 능력을 갖는 복수의 나노입자들(125)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전하 트랩층(130)은 블로킹 유기 절연층(115) 상의 유기 접착층(120) 및 유기 접착층(120) 상에 고정된 복수의 나노입자들(125)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 유기 접착층(120)은 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane; APTES)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 유기 접착층(120)은 고분자 전해질막, 예컨대 PAH(poly(allylamine hydrochloride))층으로 형성할 수 있다. 고분자 전해질막은 상호 대향된 PAH(poly(allylamine hydrochloride))층들과 그 사이에 개재된 PSS(ploly(styrenesulfonate))층을 포함할 수도 있다.
나노입자들(125)은 전하 트랩 능력을 갖고, 이러한 전하 트랩은 데이터 프로그램과 결부될 수 있다. 나노입자들(125)은 그 결정 형태, 크기, 기능 등에 따라서, 나노 도트(nano dots), 양자 도트(quantum dots), 나노크리스탈(nanocrystals) 등으로 불릴 수도 있다. 예를 들어, 나노입자들(125)은 다양한 금속 물질, 예컨대 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 주석(Sn), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd) 및 카드뮴(Cd)의 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로, 나노입자들(125)은 반도체 물질, 예컨대 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄 등을 포함할 수 있다.
터널링 유기 절연층(135)은 전하 트랩층(130) 상에 제공될 수 있다. 터널링 유기 절연층(135)은 유기 반도체층(140) 및 전하 트랩층(130) 사이에서 전하의 터널링 통로로 이용될 수 있다. 예를 들어, 터널링 유기 절연층(135)은 적절한 유기 절연물, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리비닐페놀(polyvinyl phenol; PVP) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
유기 반도체층(140)은 터널링 유기 절연층(135) 상에 제공될 수 있다. 유기 반도체층(140)은 메모리셀의 동작 시 인버젼층을 통해서 전하의 이동 경로를 제공할 수 있다. 이 실시예에서, 유기 반도체층(140)은 유연성을 제공하기 위해서, 통상의 실리콘 웨이퍼가 아닌 유기물에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 유기 반도체층(140)은 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 알파-4-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 및 퍼릴렌테트라카르복실릭 디이미드 및 이들의 유도체 등에서 선택될 수 있다.
소오스 전극(145)은 제어 게이트 전극(110)의 일측 상에 유기 반도체층(140)에 연결되도록 배치되고, 드레인 전극(150)은 제어 게이트 전극(110)의 타측 상에 유기 반도체층(140)에 연결되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)은 제어 게이트 전극(110)을 사이에 두고 유기 반도체층(140) 상에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)의 배치는 다양하게 변형될 수 있다.
소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)은 다양한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)은 금속, 금속 실리사이드, 금속 질화물, 폴리실리콘 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)은 전체적인 투명성을 위해서 투명 도전체(transparent conductor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전체는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 주석-도핑된 인듐 옥사이드(tin-doped indium oxide)를 포함할 수 있다.
버퍼층들(142)은 소오스 전극(145)과 유기 반도체층(140)의 사이, 및 드레인 전극(150)과 유기 반도체층(140)의 사이에 개재될 수 있다. 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)으로 사용되는 ITO와 유기 반도체층(140)이 직접 접촉되는 경우, 둘 사이의 접촉 저항은 매우 큰 것으로 알려져 있다. 버퍼층들(142)은 이들 사이에서 접촉 저항(contact resistance)을 낮추도록 선택될 수 있다.
예를 들어, 버퍼층들(142)은 접촉 저항을 낮추기 위해서 천이금속 산화물(transition metal oxide), 예컨대 몰리브데늄 트리옥사이드(molybdenum trioxide, MoO3)를 포함할 수 있다. 이러한 버퍼층(142)은 또한 소오스 전극(145), 드레인 전극(150)과 유기 반도체층(140) 사이에서 에너지 레벨을 정렬하기 위한 홀 인젝터(hole injector)로 이용될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자를 보여주는 단면도이다. 이 실시예에 따른 소자는 전술한 도 1 및 도 2의 플렉서블 유기 메모리 소자에서 일부 구성을 변형한 것이고, 따라서 중복된 설명은 생략된다.
도 3을 참조하면, 전하 트랩층(130)은 나노입자들(125) 상에 캡핑 유기 절연층(127)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 캡핑 유기 절연층(127)은 적절한 유기 유전체를 포함할 수 있다. 예컨대, 전하 트랩층(130)은 그와 인접한 유기 접착층(120) 또는 터널링 절연층(135)과 동일한 물질로 형성될 수도 있다.
전술한 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자는 제어 게이트 전극(110), 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)의 3-터미널을 갖고, 제어 게이트 전극(110)이 바닥에 배치되고 유기 반도체층(140)이 위에 배치되는 역전 구조를 가질 수 있다. 이러한 소자는 전하 트랩층(130)을 이용하여, 나노입자계 비휘발성 메모리 소자로 이용될 수 있다. 특히, 나노입자들(125)에 단계적으로 전하를 주입함으로써, 멀티-레벨 셀(MLC) 동작을 안정적으로 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 프로그램/소거(program/erase) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 제어 게이트 전극(도 1의 115)에 프로그램/소거 전압 인가 후 문턱전압의 변화와 드레인 전류의 변화가 관찰된다. 프로그램 후 문턱전압의 변화와 드레인 전류의 천이는 나노입자들(도 1의 125) 내에 전하, 예컨대 홀(hole)이 트랩된 것을 나타낼 수 있다. 이 그래프 상에서, 메모리 윈도우는 약 14.9V로 관찰되었다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 리텐션 특성을 보여주는 그래프이다. (a)는 소거 및 프로그램 동작 후 일정 시간 유지 후 프로그램 상태 및 소거 상태를 읽는 리텐션 시험용 펄스 시퀀스를 나타낸다. (b)는 유지 시간에 따른 드레인 전류의 변화를 프로그램 상태(programmed state)와 소거 상태(erased state)에 대해서 각각 나타낸다.
도 9를 참조하면, 유지 시간이 커짐에 따라서 프로그램 상태와 소거 상태의드레인 전류가 조금씩 변화되는 것이 관찰되었다. 하지만, 1년 경과 후에도, 프로그램 상태와 소거 상태가 여전히 구분될 수 있었다. 아울러, 이 정도의 악화는 통상적인 다른 유기 반도체 소자에 비해서 여전히 낮은 레벨에 속한다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자는 우수한 데이터 리텐션 특성을 갖는 것으로 판단된다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 굽힘 시험 결과를 보여주는 그래프이다. 굽힘 시험은 샘플을 약 20 mm의 곡률반경을 갖도록 반복적으로 굽히는 동작을 통해서 수행하였다.
도 11을 참조하면, 약 2,000회의 굽힘 시험(bending cycles) 후에도 프로그램 상태(programmed state)와 소거 상태(erased state)의 문턱전압(threshold voltage)이 거의 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자는 우수한 유연성 특성을 보이고, 따라서 각종 플렉서블 장치에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자는 대부분의 구성 또는 전체 구성을 유기물로 구현함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 전체적인 투명성 및 유연성을 확보할 수 있다. 이러한 플렉서블 유기 메모리 소자는 투명성 및 유연성을 확보함으로써 디스플레이 소자 등에 이용될 수 있다.
본 발명자의 실험에 따르면, 폴리에테르술폰(poly ether sulfone; PES) 기판(sbustrate)이 가시광선 영역, 즉 파장이 약 400nm 내지 700nm 범위에서 약 85%의 투과도(transmittance)를 나타내고, PES 기판, 펜타센, PVP, ITO 등을 사용하는유기 TFT 소자의 경우도 가시광선 영역에서 약 85%에 근접하는 투과도를 나타냈다. 한편, PES 기판, PVP, 금 나노입자, 펜타센, MoO3, ITO 등을 이용하는 유기 메모리 소자는 가시광선 영역에서 약 61% 내지 69%의 투과도를 나타냈다. 즉, 유기 메모리 소자는 유기 TFT 소자에 비해서는 낮지만 전체적으로 60% 이상의 투과도를 나타내어 전체적으로 투명성을 띄는 것을 알 수 있다. 한편, 제조 공정을 일부 변경하거나 또는 금 나노입자를 다른 금속 나노입자로 변경함으로써 유기 메모리 소자의 투명도는 70% 이상으로 더 향상될 수 있을 것으로 기대된다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 플렉서블 기판(105) 상에 제어 게이트 전극(110)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제어 게이트 전극들(110)은 적절한 도전층, 예컨대 ITO층 형성한 후, 이를 포토리소그래피 및 식각 기술을 이용해서 패터닝해서 형성할 수 있다.
이어서, 제어 게이트 전극(110) 상에 블로킹 유기 절연층(115)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 블로킹 유기 절연층(115)은 용액-처리(solution-process) 또는 스핀 코팅(spin coating) 기술을 이용하여, 적절한 유기물을 제어 게이트 전극(110) 상에 코팅하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 블로킹 유기 절연층(115)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐페놀(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함도록 형성할 수 있다.
선택적으로, 블로킹 유기 절연층(115)은 상온 내지 200℃ 이하, 특히 180℃ 이하의 저온 범위에서 가교된(cross-linked) 폴리비닐페놀(PVP)을 포함하여 형성할 수 있다. 이러한 온도 범위는 이 실시예에 따른 플렉서블 유기 메모리 소자에서 최고 온도 범위에 속할 수 있으나, 통상적인 300℃ 온도 보다는 크게 낮다. 이와 같이, 가교 온도를 낮춤으로써, 플렉서블 기판(105)에 가해지는 열량을 줄일 수 있어서, 유리 기판을 이용하지 않고서도 플렉서블 기판(105) 상에 바로 유기 메모리 소자를 제조할 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 블로킹 유기 절연층(115) 상에 유기 접착층(120)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 유기 접착층(120)은 플렉서블 기판(106)을 APTES 용액에 소정 시간 동안 침지하여 형성할 수 있다. 이어서, 유기 접착층(120) 상에 나노입자들(125)을 고정하여, 전하 트랩칭(130)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 나노입자들(125)은 구연산염 환원(citrate reduction)법을 이용하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 250㎖의 2mM HAuCl4를 교반하면서 대략 70℃로 가열한 후 68mM 구연산나트륨 용액 25㎖를 첨가하면, 황색에서 보라색으로 변색되면서 나노입자들(125)이 형성될 수 있다. 이와 같은 방식으로 형성된 금 나노입자의 평균 직경은 대략 15ㅁ3.9㎚일 수 있다.
유기 접착층(120)은 나노입자들(125)의 균일하고 안정적인 흡착을 도와줄 수 있다. 예를 들어, 나노입자들(125)은 음으로 대전되고 터미널 아미노 그룹(terminal amino group)은 양으로 대전되어, 정전기력(electrostatic attraction)에 의해서 서로 안정적으로 흡착될 수 있다. 나아가, 나노입자들(125)이 음으로 대전되어 있기 때문에, 서로간의 반발력으로 인해서 균일하게 분포될 수 있다.
다른 예로, 블록 코폴리머(block copolymer) 용매에 나노입자 전구체를 부가한 미셀 용액(micellar solution)을 이용하여 나노입자들(125)을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 블록 코폴리머 용매는 폴리스티렌-블록-폴리(4-비닐 피리딘(polystyrene-block-poly(4-vinyl pyridine); PS-b-P4VP)을 톨루엔(toluene)에 용해하여 제조하고, 나노입자 전구체는 HAuCl4 용액으로 준비할 수 있다. 이어서, HAuCl4 용액을 블록 코폴리머 용매에 부가하면, Au가 P4VP 코어 구조로 치환해서 들어가서 나노입자 형태를 갖게 된다. 이어서, 이러한 폴리머 미셀층을 플라즈마 처리하여 나노입자들(125)을 합성할 수 있다. 예를 들어, 금 나노입자 형태를 포함하는 폴리머 미셀층을 산소 플라즈마로 처리하면, PS 코로나 구조가 제거되면서 금 산화물 나노입자들이 형성되고 이어서 불안정한 금 산화물 나노입자들이 상온에서도 나노입자들(125)로 환원될 수 있다.
이어서, 전하 트랩층(130) 상에 터널링 유기 절연층(135)을 형성할 수 있다. 터널링 유기 절연층(135)은 블로킹 유기 절연층(115)과 동일한 물질로 형성하거나 또는 다른 물질로 형성할 수 있다. 터널링 유기 절연층(135)의 형성 단계는 실질적으로 블로킹 유기 절연층(115)의 형성 단계를 참조할 수 있다.
선택적으로, 터널링 유기 절연층(135)을 형성하기 전에, 도 3에 도시된 바와 같이, 나노입자들(125) 상에 캡핑 유기 절연층(127)을 형성할 수도 있다. 캡핑 유기 절연층(127)의 형성은 전술한 블로킹 유기 절연층(115)의 형성 단계를 참조할 수 있다.
도 7을 참조하면, 터널링 유기 절연층(135) 상에 유기 반도체층(140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 약 60℃의 온도에서 진공증착을 통해 펜타센층을 형성하여 유기 반도체층(140)을 형성할 수 있다.
이어서, 유기 반도체층(140) 상에 버퍼층(142)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(142)은 열증발법(thermal evaporation)을 이용하여 MoO3층으로 형성할 수 있다. 버퍼층(142)은 섀도우 마스크를 이용하여 형성되거나 또는 하나의 층으로 형성된 후 패터닝될 수도 있다.
이어서, 버퍼층(142) 상에 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)을 형성할 수 있다. 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)은 섀도우 마스크를 이용한 스퍼터링으로 형성할 수 있다. 다른 예로, 소오스 전극(145) 및 드레인 전극(150)은 도전층 증착 후 패터닝 공정을 통해서 형성할 수도 있다.
전술한 제조방법에 따르면, 제어 게이트 전극(110)의 형성에서 소오스 전극(145)/드레인 전극(150)의 형성에 이르는 모든 단계가 상온 내지 200℃ 이하, 특히 180℃ 이하의 저온 범위에서 수행될 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
105: 플렉서블 기판 110: 제어 게이트 전극
115: 블로킹 유기 절연층 120: 유기 접착층
125: 나노입자 130; 전하 트랩층
135: 터널링 유기 절연층 140; 유기 반도체층
142: 버퍼층 145: 소오스 전극
150: 드레인 전극
115: 블로킹 유기 절연층 120: 유기 접착층
125: 나노입자 130; 전하 트랩층
135: 터널링 유기 절연층 140; 유기 반도체층
142: 버퍼층 145: 소오스 전극
150: 드레인 전극
Claims (17)
- 플렉서블 기판;
상기 플렉서블 기판 상에 배치되고, 투명 도전체를 포함하는 제어 게이트 전극;
상기 제어 게이트 전극 상의 블로킹 유기 절연층;
상기 블로킹 유기 절연층 상에 배치되고, 복수의 나노입자들을 포함하는 전하 트랩층;
상기 전하 트랩층 상의 터널링 유기 절연층;
상기 터널링 유기 절연층 상의 유기 반도체층;
상기 제어 게이트 전극의 일측 상에 상기 유기 반도체층과 연결되게 배치되고, 투명 도전체를 포함하는 소오스 전극; 및
상기 제어 게이트 전극의 타측 상에 상기 유기 반도체층과 연결되게 배치되고, 투명 도전체를 포함하는 드레인 전극을 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자. - 제 1 항에 있어서, 상기 소오스 전극과 상기 유기 반도체층의 사이, 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층의 사이에 각각 개재된 버퍼층들을 더 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 버퍼층들은 도전성 천이 금속 산화물을 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 3 항에 있어서, 상기 도전성 천이 금속 산화물은 몰리브데늄 트리옥사이드(MoO3)를 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전하 트랩층은 상기 블로킹 유기 절연층 상에 상기 복수의 나노입자들을 정전기력에 의해서 고정하는 유기 접착층을 더 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 5 항에 있어서, 상기 유기 접착층은 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES)을 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전하 트랩층은 상기 복수의 나노입자들 상에 캡핑 유기 절연층을 더 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 7 항에 있어서, 상기 터널링 유기 절연층 및 상기 블로킹 유기 절연층은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐페놀(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 제 1 항 내지 제 8 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 플렉서블 유기 메모리 소자는 가시광선 영역에서 전체적으로 투명한, 플렉서블 유기 메모리 소자.
- 플렉서블 기판 상에, 투명 도전체를 포함하는 제어 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 제어 게이트 전극 상에 블로킹 유기 절연층을 형성하는 단계;
상기 블로킹 유기 절연층 상에, 복수의 나노입자들을 포함하는 전하 트랩층을 형성하는 단계;
상기 전하 트랩층 상에 터널링 유기 절연층을 형성하는 단계;
상기 터널링 유기 절연층 상에 유기 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 반도체층 상에, 투명 도전체를 각각 포함하는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 소오스 전극과 상기 유기 반도체층의 사이, 및 상기 드레인 전극과 상기 유기 반도체층의 사이에 버퍼층들을 형성하는 단계를 더 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 버퍼층들은 도전성 천이 금속 산화물을 포함하는, 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 전하 트랩층을 형성하는 단계는,
상기 블로킹 유기 절연층 상에 유기 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 접착층 상에 상기 복수의 나노입자들을 정전기력을 이용하여 고정하는 단계를 포함하는 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 전하 트랩층을 형성하는 단계는,
상기 복수의 나노입자들 상에 캡핑 유기 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 블로킹 유기 절연층 및 상기 터널링 유기 절연층 중 적어도 하나는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐페놀(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하도록 형성하는, 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 블로킹 유기 절연층 및 상기 터널링 유기 절연층은 상온 내지 200℃ 이하의 온도 범위에서 가교된 폴리비닐페놀(PVP)을 포함하여 형성하는, 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제어 게이트 전극을 형성하는 단계부터 상기 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계들은 상온 내지 180℃ 이하의 온도 범위에서 수행되는, 플렉서블 유기 메모리 소자의 제조방법.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110038769A KR101234225B1 (ko) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 |
US13/163,957 US20120138905A1 (en) | 2010-12-01 | 2011-06-20 | Flexible organic memory device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110038769A KR101234225B1 (ko) | 2011-04-26 | 2011-04-26 | 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120121042A true KR20120121042A (ko) | 2012-11-05 |
KR101234225B1 KR101234225B1 (ko) | 2013-02-18 |
Family
ID=47507562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110038769A KR101234225B1 (ko) | 2010-12-01 | 2011-04-26 | 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101234225B1 (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014085170A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Intel Corporation | Integrated circuits and systems and methods for producing the same |
KR101630677B1 (ko) * | 2015-04-20 | 2016-06-16 | 경북대학교 산학협력단 | 유기 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101672237B1 (ko) | 2015-04-20 | 2016-11-04 | 경북대학교 산학협력단 | 열처리를 이용한 유기 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
KR101963412B1 (ko) | 2015-11-02 | 2019-03-29 | 경북대학교 산학협력단 | 절연체 고분자 물질을 이용한 저전압 구동 유기 메모리 디바이스 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6812509B2 (en) * | 2002-06-28 | 2004-11-02 | Palo Alto Research Center Inc. | Organic ferroelectric memory cells |
KR100666760B1 (ko) * | 2004-12-20 | 2007-01-09 | 한국화학연구원 | 비휘발성 메모리 유기 박막 트랜지스터 소자 및 그 제조방법 |
KR101236151B1 (ko) * | 2006-03-21 | 2013-02-22 | 프로메러스, 엘엘씨 | 칩 적층, 칩 및 웨이퍼 본딩에 유용한 방법 및 재료 |
KR20090080522A (ko) * | 2006-11-14 | 2009-07-24 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 유기 박막 트랜지스터 및 유기 박막 발광 트랜지스터 |
-
2011
- 2011-04-26 KR KR1020110038769A patent/KR101234225B1/ko active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014085170A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Intel Corporation | Integrated circuits and systems and methods for producing the same |
US8963135B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-02-24 | Intel Corporation | Integrated circuits and systems and methods for producing the same |
KR101630677B1 (ko) * | 2015-04-20 | 2016-06-16 | 경북대학교 산학협력단 | 유기 메모리 소자 및 그 제조 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101234225B1 (ko) | 2013-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2011222601B2 (en) | Semiconductor devices including an electrically percolating source layer and methods of fabricating the same | |
Baeg et al. | Controllable shifts in threshold voltage of top‐gate polymer field‐effect transistors for applications in organic nano floating gate memory | |
US7183141B1 (en) | Reversible field-programmable electric interconnects | |
KR100781829B1 (ko) | 유기 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 | |
Wang et al. | Highly reliable top-gated thin-film transistor memory with semiconducting, tunneling, charge-trapping, and blocking layers all of flexible polymers | |
KR101221789B1 (ko) | 유기 메모리 소자 및 그의 제조방법 | |
KR101190570B1 (ko) | 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 | |
US9318596B2 (en) | Ferroelectric field-effect transistor | |
Wang et al. | Conducting-interlayer SiO x memory devices on rigid and flexible substrates | |
Wang et al. | Nonvolatile transistor memory with self-assembled semiconducting polymer nanodomain floating gates | |
JP2007258282A (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法および記憶装置 | |
KR101234225B1 (ko) | 플렉서블 유기 메모리 소자 및 그 제조방법 | |
Chen et al. | Recent advances in metal nanoparticle‐based floating gate memory | |
KR20130053097A (ko) | 인쇄기술을 이용한 낸드 플래시 유기메모리 및 이의 제조방법 | |
Koo et al. | Nonvolatile electric double-layer transistor memory devices embedded with Au nanoparticles | |
TWI228833B (en) | Method for enhancing the electrical characteristics of organic electronic devices | |
US8569746B2 (en) | Organic field effect transistor | |
KR101659816B1 (ko) | 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
Sattari-Esfahlan et al. | Flexible graphene-channel memory devices: A review | |
EP1775782B1 (en) | Functional molecular device | |
KR20090051439A (ko) | 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법 | |
US20120138905A1 (en) | Flexible organic memory device and method of fabricating the same | |
KR20130127078A (ko) | 비휘발성 유기 쌍안정성 기억소자 및 그 제조방법 | |
JP2007227595A (ja) | 有機薄膜トランジスタの製造方法 | |
KR101811807B1 (ko) | 트랜지스터, 이를 포함한 인버터 및 이들의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151224 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161228 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171227 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200102 Year of fee payment: 8 |