전압에 의한 저항스위칭 현상의 연구 현황과 미래 = Current Progress and Future of Research on Electric-field-induced Resistance-switching Phenomena

국문 초록 (Abstract)

최근 차세대 비휘발성 메모리소자로서 R램 (resistance random access
memory)에 대한 연구가 널리 진행되고 있다. 자연계의 물질들 가운데
상당수의 물질들은 두 개 이상의 저항 값을 보이며, 전압을 가하여 저항
상태의 변환을 유도할 수 있는 저항스위칭 (resistance switching)
현상이 관측되곤 한다. 이와 같은 저항스위칭을 근간으로 한 비휘발성
메모리소자가 R램이다. 저항스위칭 현상은 이미 1960년대부터 알려지기
시작해, 산화물, 칼코게나이드 등을 포함한 많은 물질들에서
발견되어왔으며, 이를 설명하기 위한 다양한 모형들이 제시되어왔다.
그러나 아직도 저항스위칭 현상에 대한 우리의 이해는 매우 부족한
실정이다. 이 논문에서는 전압에 의한 저항스위칭 현상을 3가지 형태로
분류하고, 각 현상에 대한 특성을 비교 $\cdot$ 기술하고자 한다. 특히
우리는 하나의 전압 극성에서도 ON과 OFF 스위칭이 모두 가능한 단극성
저항스위칭 현상에 대한 연구결과들을 개관하여 기술하고자 한다. 또한
최근 우리가 단극성 저항스위칭 현상을 설명하기 위하여 제시한 random
circuit breaker 네트웍 모형과 그 결과에 대하여 소개하고자 한다.
마지막으로 우리는 이 흥미 있는 연구분야의 미래에 대하여 간략하게
언급하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, there have been many research efforts to develop a
resistance random accessory memory (RRAM) as a potential nonvolatile
ideal memory. This device is based on electric-field-induced
resistance-switching phenomena, where two metastable resistance
states can be easily switching by applying and external electric
bias. Since the 1960s, these interesting resistance-switching
behaviors have been reported in numerous materials, including
oxides, semiconductors, chalcogenides, and so on. Various models
have also been proposed in order to explain these intriguing
phenomena, however, our understanding is far from being
satisfactory. In this paper, we will classify the
resistance-switching behaviors into three categories, and we will
describe the characteristics of each. Then, we will review unipolar
resistance-switching behaviors, where ON and OFF switchings may
occur in applied voltages with the same polarity. We will focus on
describing the random circuit breaker network model, which was
recently developed by us to explain unipolar resistance switching.
We will briefly discuss future directions of this active research
field and then summarize this paper.

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