특 집 Polymer Science and Technology Vol. 23, No. 2 154 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology 블록 공중합체 마이셀을 이용한 메모리 소자 연구 Fabrication of Memory Devices Based on Block Copolymer Micelles 이장식 | Jang-Sik Lee School of Advanced Materials Engineering, Kookmin University 77 Jeong neung-ro, Seongbak-gu, Seoul 136-702, Korea E-mailjangsik@kookmin.ac.kr 이장식 1997 서울대학교 금속공학과 공학사 1999 서울대학교 금속공학과 공학석사 2002 서울대학교 재료공학부 공학박사 2002-2004 미국 Los Alamos National Laboratory, Post-doc. fellow 2004-2006 삼성전자 반도체연구소 책임연구원 2006-현재 국민대학교 신소재공학부 부교수 2012-현재 University of Texas at Dallas, Visiting Professor 1. 서론 반도체 소자, 특히 메모리 소자는 한국과 일본이 주도하여 세계의 기술과 시장을 이끌어가고 있다. 현재 20 nm design rule을 가지는 64 Gb�...

특 집 | 블록 공중합체 마이셀을 이용한 메모리 소자 연구 156 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology a b 그림 2. a 플래시 메모리 소자의 equivalent circuit, b 플래시 메모리 소자의 drain current vs. gate voltage responses Vththreshold voltage, ERS and PGM은 각각 erased와 programmed 상태를 나타낸다. Vcgcontrol gate voltage .7 a b 그림 3. 테스트 펄스 인가 순서, a endurance 측정, b data retention 측정.8 게이트 전압에 따른 floating gate 또는 charge trapping layer에 전하의 존재 유무에 따라 channel conductance에 변화가 생겨, threshold voltage 차이가 나타나고, 이를 통 해 메모리 동작을 하는 방식이다. 그림 2에 이러한 구조의 메모리 소자의 program/erase에 따른 threshold voltage 변화 및 drain current의 변화를 나타내었다.7 그림의 모식 도는 bulk silicon 기반의 메모리 소자를 나타내었고, 현재 많이 연구가 되고 있...

특 집 | 블록 공중합체 마이셀을 이용한 메모리 소자 연구 158 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology a b 그림 7. a 제작된 메모리 소자의 프로그램/소거 특성, b 제작된 메모리 소자의 data retention 특성.9 그림 8. PS-PVP copolymer의 molecular weight에 따른 나노입자의 밀도 변화.10 이가 있지만, 기본적인 소자 제작 방법은 위와 동일하다. 이러한 capacitor 구조의 메모리 소자의 경우, 간단한 two-terminal device gate/bottom contacts 이지만 실제 나노입자층이 메모리 소자에서 제대로 동작하는지를 평가 할 수 있는 유용한 구조라고 할 수 있다. 실제로 제작된 나노입자 기반 메모리 소자의 동작 특성 을 그림7에 나타내었다. 프로그램/소거 동작 전압에 따라 메모 리소자가 잘 동작함을 확인할 수 있다. 또한 초기 프로그램 된 상태의 메모리 소자와 소거된 메모리 소자를 이용�...

특 집 | 블록 공중합체 마이셀을 이용한 메모리 소자 연구 160 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology a b 그림 11. a 나노 입자 기반 메모리 소자에서 특정 프로그램 전압에서 시간에 따른 flatband voltage VFB 변화, b nanoscale에서의 소자 특성 평가. 멀티레벨의 소거 상태가 SNDM 이미지로 표시됨.11 그림 12. Layer-by-layer self-assembly 방법에 의해 다층의 정보저장층을 가지는 메모리 소자의 모식도 및 실제 정보저장층으로 이용되는 금속 나노입자 다층을 보여주는 전자현미경 사진.12 그림 10 a 는 이러한 멀티레벨 동작 특성을 구현하기 위해 제작한 메모리소자의 개략도이다. 그림 10 b 는 실제로 메모리 소자에 적용된 Au 나노입자의 전자현미경 사진 및 크기 분포 도를 보여준다.평균 지름은10±1.5 nm, 밀도는1.1×1011 cm-2로 잘 배열된 나노입자층이 형성되었음을 확인�...

특 집 | 블록 공중합체 마이셀을 이용한 메모리 소자 연구 162 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology 그림 15. a 플렉서블 유기 트랜지스터 기반 나노입자 메모리 소자의 모식도 및 주요 물질의 화학구조, b 제작된 플렉서블 메모리 소자의 사진.8 으로 20wt% 농도의 Ag가 함유된 metal-organic precursor 타입의 ink를 이용하여 소스/드레인을 프린팅 하였다. Active 층으로는 용액 공정이 가능한 1,2-dichloro benzene에 용해된 1 wt% 6,13-bis triisopropylsilylethynyl pentacene TIPSpentacene 을 이용하여 프린팅하였다. 광학현미경 사진을 통해 확인할 수 있듯이 TIPS-pentacene 및 Ag 소스/드레인 전극이 잘 형성되었음을 확인할 수 있다. Ink-jet printing 방식에 의해 제작된 메모리 소자의 경우 우수한 program/ erase 특성 및 신뢰성을 나타내었다.17 나노 입자 기반 비휘발성 메모리 소자를 ink-jet print...