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금속산화물의 종류에 따른 RRAM Device의 전기적 특성 비교
김홍창,전석엽,이가영,정재훈,하영수,하영수,박준희,장문규 한국물리학회 2019 새물리 Vol.69 No.6
A simulation was carried out to analyze the characteristics of a resistive random access memory (RRAM) device having a metal-insulator-metal (MIM) pattern and the results were compared with the experimental data. In the study, HfO2, TiO2, and Ta2O5 were commonly used as an insulator, and platinum was used as an electrode to form the RRAM device. The variations in the current characteristics of each RRAM device with variables such as the thickness of the insulator, the trap concentration, and the trap depth through the constructed device were compared. In summary, we could see that the thinner the insulator was, the smaller the transition voltage was, and the greater the current density was. Thus, we could deduce that the resistance had decreased. In addition, when comparing the three materials used as the insulator, we were able to verify that Ta2O5 had better properties than the other materials. 금속-절연막-금속(MIM)의 패턴을 가지는 저항 메모리(RRAM) 소자 특성 분석을 위한 시뮬레이션을진행하였으며 실험결과와 비교하였다. 본 연구에서는 보편적으로 RRAM 소자 연구에 사용되는 HfO2, TiO2 와 Ta2O5 를 절연막으로 하였고 백금을 전극으로 하여 RRAM 소자를 형성시켰다. 형성된 소자를통해 절연막의 두께, 트랩의 수 그리고 트랩의 깊이 등을 변수로 하여 각 RRAM 소자의 전류 특성을비교하였다. 시뮬레이션 결과, 절연막의 두께가 얇아질수록 전이 전압(Transition Voltage)은 작아지고 전류 밀도는 커졌으며 저항이 감소함을 알 수 있었다. 또한, 절연막으로써 사용되는 세 물질을 비교하였을때, Ta2O5 가 다른 물질보다 보다 더 좋은 특성을 가짐을 확인 할 수 있었다.
TaOx 와 TiOx 를 이용한 RRAM 장치의 특성 비교
이가영,정재훈,전석엽,김홍창,박준희,고재현,장문규 한국물리학회 2019 새물리 Vol.69 No.10
Neuromorphic chip is a device that can mimic the nervous system of a person’s brain. A RRAM(resistive random access memory) is a non-volatile memory that can be applied in the field of neuromorphic technology. Because knowledge of the characteristics of resistance change is essential for applications as a synaptic device, in this study, metal-oxides-based RRAMs were manufactured using TiOx and TaOx. Variations in the resistance due to the movements of oxygen vacancies were confirmed through the formation of conductive filaments. The current-voltage graph showed a definite switching behavior between low resistance and high resistance. TaOx-based RRAM showed better switching behavior than the TiOx based RRAM due to the lower conduction-band off-set of TiOx. Thus, RRAM devices using TaOx could be applied to the field of neuromorphic devices by reflecting the obtained results. RRAM(Resistive Random Access Memory)은 비휘발성 메모리로서 RRAM를 활용한 뉴로모픽 기술연구에 적용할 수 있다. 신경 접합부 모방소자로 활용하기 위해서는 저항 변화의 특성과 확장성이 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 RRAM의 금속산화물로 산화티타늄(TiOx)과 산화탄탈륨(TaOx)을 사용하여제작하고 산소 공극의 이동으로 인한 전도성 필라멘트의 형성을 통해 저항의 변화를 확인하였다. TaOx 을이용하여 제작된 RRAM 소자가 TiOx 을 이용하여 제작된 RRAM 소자보다 우수한 스위칭 거동을 보임을확인하였다. 이는 TaOx 와 Pt전극간의 전도대가 TiOx 보다 더 근접하게 형성되기 때문이다. 이상의 결과로부터 TaOx 를 이용한 RRAM 소자를 뉴로모픽 (Neuromorphic) 분야에 응용할 수 있을 것으로기대된다.