KR20190068870A - 레이저를 이용하여 전류밀도를 조절한 유기 메모리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 메모리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단위 소자가 유기 저항층과 반도체 다이오드층이 아닌 하나의 유기 다이오드층을 포함하여 이루어지고, 제작 완료 후에 단위 소자에 레이저를 조사하여 유기 다아오드 층이 변성되게 함으로써 전류 밀도를 변화시켜 단위 소자가 출력할 수 있는 전류레벨을 다양화하여 방대한 정보를 저장할 수 있는 유기 메모리에 관한 것이다.

Description

레이저를 이용하여 전류밀도를 조절한 유기 메모리{Organic memory being changed current density using laser beam}
본 발명은 유기 메모리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단위 소자가 유기 저항층과 반도체 다이오드층이 아닌 하나의 유기 다이오드층을 포함하여 이루어지고, 제작 완료 후에 단위 소자에 레이저를 조사하여 유기 다아오드 층이 변성되게 함으로써 전류 밀도를 변화시켜 단위 소자가 출력할 수 있는 전류레벨을 다양화하여 방대한 정보를 저장할 수 있는 유기 메모리에 관한 것이다.
유기 메모리는 실리콘과 같은 무기물이 아닌 유기물을 이용하여 유연한 플라스틱 기판에 제작할 수 있고 저가로 제조할 수 있으므로 최근 연구가 활발하다.
일반적으로 유기 메모리는 유기 반도체인 복수의 단위 소자들을 어레이 형태로 배열하여 제작한다.
도 1은 종래의 유기 메모리의 단위 소자를 보여주는 것으로, 종래의 유기 메모리의 단위 소자는(10)는 하부전극(11), 반도체 다이오드층(12), 유기 저항층(13) 및 상부전극(14)을 순차로 적층되어 구성된다.
또한, 상기 하부전극(11)은 일반적으로 Al 전극을 이용하고, 상기 상부전극(14)은 Au 전극을 이용하며, 상기 반도체 다이오드층(12)은 폴리 실리콘(p-Si)으을 이용한다.
또한, 상기 유기 저항층(13)은 여러 종류의 유기물을 이용할 수 있으나 예를 들면, PI:PCBM(a mixture of polyimide and 6-phenyl-C61 butyric acid methyl ester)일 수 있다.
또한, 상기 상부 전극(14)은 신호를 인가하기 위한 Word Line과 연결되고, 상기 하부 전극(11)은 상기 유기 저항층(13)의 저항값에 의해 변화된 신호를 읽기위한 Bit Line과 연결된다.
또한, 상기 반도체 다이오드층(12)은 근접한 단위 소자에서 누설된 누설전류가 상기 상부 전극(14)으로 유입될 때, 상기 하부 전극(11)으로 흐르지 않게 하여 소자 집적화에 따른 크로스 토크(crosstalk)의 발생을 방지하는 역할을 한다.
한편, 유기 메모리를 이루는 각 단위 소자는 상기 유기 저항층(13)에 외부 전압을 인가하여 선택적으로 쌍안정(bistable) 저항상태(고저항 또는 저저항)으로 만듦으로써, 이 저항 값의 차이를 이용하여 각 단위 소자가 '0' 또는 '1'의 신호값을 인출하게 한다.
즉, 종래의 유기 메모리는 각 단위 소자가 반도체 다이오드층(12)을 가져야 하므로 구조가 복잡하고 생산단가가 상승하며, '0' 또는 '1'의 신호만을 출력할 수 있으므로 정보 저장 능력에 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 반도체 다이오드층과 유기 저항층없이 하나의 유기 다이오드 층만으로 정보를 저장할 수 있는 유기 메모리를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 제작이 완료된 유기 반도체의 단위 소자의 전류밀도를 원하는 값으로 변화시킬 수 있는 유기 메모리를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 각 단위 소자의 전류밀도를 서로 다른 레벨로 변화시켜 정보 저장 능력을 대폭 향상시킬 수 있는 유기 메모리를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유기 반도체인 복수의 단위 소자들을 어레이 형태로 구비한 유기 메모리로서, 상기 단위 소자들은 제1 전극, 유기 다이오드층 및 제2 전극이 순차로 적층되어 이루어지고, 제작완료 후에 레이저를 조사하여 상기 단위 소자들 중, 어느 하나 또는 복수 개의 유기 다이오드층을 변성시킴으로써 전류 밀도를 변화시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저는 상기 단위 소자의 소정의 면적에 조사되며, 상기 단위 소자는 상기 면적이 커질수록 전류 밀도가 낮아진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저는 상기 단위 소자에 점으로 조사되고, 상기 단위 소자는 상기 점의 개수가 많아질수록 전류 밀도가 낮아진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저는 상기 단위 소자에 라인으로 조사되고, 상기 단위 소자는 상기 라인의 개수에 많아질수록 전류 밀도가 낮아진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 단위 소자의 전류 밀도는 상기 라인들 간의 간격에 따라 조절된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저는 상기 단위 소자에 소정의 패턴으로 조사되고, 상기 단위 소자는 상기 패턴의 형태에 따라 전류 밀도가 변화된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 유기 메모리는 WORM(Write Once Read Many) 메모리이다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 유기 메모리에 의하면, 종래의 유기 저항층과 반도체 다이오드 층을 하나의 유기 다이오드층으로 대체하여 제작할 수 있으므로 구조가 간단하고 생산단가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 유기 메모리에 의하면, 유기 메모리의 제작 완료 후에 레이저를 조사하여 단위 소자의 유기 다이오드층을 변성시킴으로써 전류 밀도를 변화시켜 단위 소자에서 출력되는 전류를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유기 메모리에 의하면, 레이저를 면적, 점 또는 라인으로 조사하여 유기 다이오드층의 변성정도를 조절함으로써 다양한 레벨의 전류값을 출력할 수 있어 방대한 량의 정보를 저장할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유기 메모리의 단위 소자를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리의 단위 소자를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리의 유기 다이오드층에 레이저를 면적으로 조사하여 저항을 변화시키는 것을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 유기 메모리의 유기 다이오드층에 레이저를 점으로 조사하여 저항을 변화시키는 것을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리의 유기 다이오드층에 레이저를 라인으로 조사하여 저항을 변화시키는 것을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리의 유기 다이오드층에 레이저를 패턴으로 조사하여 저항을 변화시키는 것을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리의 레이저 조사 전후 전류량 변화를 보여주는 그래프,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리에 레이저 조사를 복수회 반복할 경우 전류량 변화를 보여주는 그래프,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리에 레이저를 라인으로 반복 조사할 경우 전류량의 변화를 보여주는 그래프이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리의 단위 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리(100)는 복수의 단위 소자들(110)이 워드 라인(Word Line)과 비트 라인(Bit Line)으로 연결되며, 상기 워드 라인으로 신호를 인가하여 상기 단위 소자들(110)의 전류 값을 상기 비트 라인으로 읽어 냄으로써 정보를 확인한다.
또한, 상기 유기 메모리는 WORM(Write Once Read Many) 메모리일 수 있다.
또한, 상기 단위 소자(110)는 제1 전극(111), 유기 다이오드층(112) 및 제2 전극(113)이 순차로 적층되어 구성된다.
또한, 상기 제1 전극(111)은 ITO 전극일 수 있고, 상기 제2 전극(113)은 Al전극일 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(111)과 상기 제2 전극(113)은 서로 일함수의 차이가 있다면 재료에는 특별한 제약이 없으나 상기 제1 전극(111)과 상기 제2 전극(113) 중 어느 하나는 레이저가 투과되어야 하므로 투명 전극으로 구비되어야 한다.
또한, 상기 유기 다이오드층(112)은 다양한 종류의 유기물을 이용할 수 있으며 예를 들면, P3HT(Poly-3-hexylthiophene)일 수 있다.
또한, 상기 유기 다이오드층(112)은 종래의 유기 저항층(13)과 비교하여 외부에서 인가된 전원에 의해 쌍안정(bistable) 저항상태로 변화되는 것이 아니라 레이저의 조사로 인해 변성되어 전류 밀도가 변화되며, 다이오드의 기능을 겸한다.
자세하게는 상기 유기 메모리는 메모리의 제작완료 후에, 레이저를 조사하여 상기 유기 다이오드층(112)을 변성시킴으로써 흐르는 전류의 전류 밀도가 변화되고, 이러한 전류 밀도의 다양한 레벨 값의 전류를 출력할 수 있으므로 '0','1' 레벨 이외의 '1/2','1/4','3/4' 등의 다양한 레벨을 출력할 수 있다.
즉, 기존의 유기 메모리와 비교하여 더 많은 양의 정보를 저장할 수 있는 장점이 있다.
먼저, 도 4를 참조하면, 도 4는 상기 유기 메모리(110)의 유기 다이오드층(112)에 레이저(10)를 면적으로 조사하여 전류 밀도를 변화시키는 보여주는 것으로 완성된 단위 소자(110)에 원하는 면적으로 레이저를 조사하여 레이저가 조사된 영역(110)을 변성시킴으로써 전류 밀도를 감소시켜 전류가 감소되게 한다.
또한, 레이저(10)가 조사되어 변성된 영역(120)과 그렇지 않는 영역(120a)의 비율에 따라 전류 밀도를 조절할 수 있으므로 출력전류를 제어할 수 있다.
다만, 이렇게 레이저(10)를 면적으로 조사하는 방법은 원하는 면적에 정확하게 레이저(10)를 조사하는 것이 중요한데, 단위 소자(110)와 레이저(10)의 정렬이 잘못될 경우 원하는 면적에 정확하게 레이저(10)를 조사할 수 없어 출력전류를 제어하는 데 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 도 5에 도시한 바와 같이 레이저(10)를 상기 단위 소자(110)에 점(130,spot)으로 조사하여 조사된 점(10)의 개수로 변성 정도를 조절함으로써 만약, 단위 소자(110)와 레이저(10)의 정렬이 잘못되었다 하더라도 전류 밀도 변화의 오차를 매우 줄일 수 있다.
이렇게 레이저(10)를 점으로 조사할 경우에는 점의 개수가 많아질수록 유기 다이오드층(120)의 변성 면적은 넓어지므로 점의 개수에 따라 전류 밀도 변화를 조절할 수 있다.
또한, 레이저(10)를 점으로 조사하는 방법 이외에 도 6에 도시한 바와 같이 상기 유기 메모리(110)의 유기 다이오드층(112)에 레이저(10)를 라인(140,line)으로 조사하여 전류 밀도를 변화시킬 수 있다.
이 방법 역시 레이저(10)를 면적으로 조사하는 방법과 비교하여 정렬이 잘못되었다 하더라도 전류 밀도 변화의 오차를 매우 줄일 수 있다.
또한, 라인(140)의 개수 또는 라인(140)들 간의 간격조정으로 전류 밀도 변화를 조절할 수 있으며 라인의 개수가 많아지거나 라인(140)간의 간격이 좁을 수록 전류밀도가 작아져 출력전류는 작아진다.
또한, 점(130) 또는 라인(140) 이외에 도 7에 도시한 바와 같이 소정의 패턴(150)으로 레이저(10)를 조사할 수 있고, 패턴(150)을 서로 달리 하여 전류 밀도 변화를 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리(100)의 단위 소자(100)에 레이저를 라인으로 조사할 경우, 조사 전후 전류 밀도 변화를 보여주는 그래프이다.
레이저는 CW 1064nm Nd:YAG 레이저를 이용하였고, 출력은 2~3W, 스폿 사이즈(Spot size)는 50~100㎛, 스캔 속도(Scan speed)는 1000~3000mm/s, 라인간격은 0.08mm로 설정하였다.
도 8에서도 알 수 있듯이 레이저를 조사한 경우(After)가 레이저를 조사하지 않았을 경우(Before) 보다 단위 소자의 전류 밀도가 낮아져 동일한 공급전압에도 출력전류가 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리(100)의 단위 소자에 레이저 조사를 복수회 반복한 경우의 전류 밀도 변화를 보여주는 것으로 레이저의 조건은 도 8의 실험과 동일하며, 두 번째의 레이저 조사(2nd laser)는 첫 번째 레이저 조사(1st laser) 후에 유기 메모리(100)를 90도 회전시켜 조사하였다.
도 9에서도 알 수 있듯이 레이저의 조사횟수가 증가할수록 단위 소자의 전류밀도가 더욱 낮아지는 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 메모리(100)의 단위 소자(110)에 레이저를 라인으로 반복 조사할 경우 전류 밀도의 변화를 보여주는 그래프로써 레이저의 조건은 도 8의 실험과 동일하며, 라인 간격만을 0.02mm로 줄였다
도 10에서도 알 수 있듯이 레이저의 조사 반복횟수가 증가할수록 전류 밀도가 낮아지는 것을 알 수 있고, 레이저를 1회 조사할 경우 도 8에서 보인 라인 간격 0.08mm인 경우보다 더 작은 전류가 출력됨을 알 수 있다.
즉, 라인의 간격, 레이저의 조사횟수가 증가할수록 전류 밀도가 감소되어 단위소자에서 출력되는 전류를 원하는 레벨로 조절할 수 있는 것을 확인하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:유기 메모리 110:단위소자
111:제1 전극 112:유기 다이오드층
133:제2 전극

Claims (7)

  1. 유기 반도체인 복수의 단위 소자들을 어레이 형태로 구비한 유기 메모리로서,
    상기 단위 소자들은 제1 전극, 유기 다이오드층 및 제2 전극이 순차로 적층되어 이루어지고,
    제작완료 후에 레이저를 조사하여 상기 단위 소자들 중, 어느 하나 또는 복수 개의 유기 다이오드층을 변성시킴으로써 전류 밀도를 변화시킨 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 단위 소자의 소정의 면적에 조사되며, 상기 단위 소자는 상기 면적이 커질수록 전류 밀도가 낮아지는 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 단위 소자에 점으로 조사되고, 상기 단위 소자는 상기 점의 개수가 많아질수록 전류 밀도가 낮아지는 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 단위 소자에 라인으로 조사되고, 상기 단위 소자는 상기 라인의 개수에 많아질수록 전류 밀도가 낮아지는 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단위 소자의 전류 밀도는 상기 라인들 간의 간격에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 단위 소자에 소정의 패턴으로 조사되고, 상기 단위 소자는 상기 패턴의 형태에 따라 전류 밀도가 변화되는 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 메모리는 WORM(Write Once Read Many) 메모리인 것을 특징으로 하는 유기 메모리.
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