유기 반도체를 이용한 WORM 메모리에 대한 연구

Abstract

유기물을 이용한 비휘발성 메모리는 공정이 단순하면서 저가에 제조가 가능하며, flexible하고 투명한 형태의 메모리로의 발전 가능성을 가지고 있어서 세계적으로 연구가 되고 있는 단계이다. 유기물을 이용한 메모리 중에서 WORM 메모리는 한번 program 하면 데이터 값을 바꿀 수 없다는 단점이 있으나, RFID Tag처럼 한 번 program 하면 더 이상 데이터의 값을 변화 시킬 필요 없는 저가의 메모리로의 가치가 매우 높다. Switching 특성을 보이는 PEDOT:PSS를 이용한 ITO(anode)/ PEDOT:PSS/Al(cathode) 구조의 소자는 WORM 메모리의 switching 특성을 보이지만, 음의 전압에서도 전류가 원활히 흐르기 때문에 2-Dimensional Array로의 적용은 부적합하다. BCP layer를 적층 시킨 ITO/PEDOT:PSS/BCP/Al 구조의 메모리는 BCP의 낮은 HOMO level 의 영향으로 문턱 전압을 보이지만, 음의 전압에서의 전류를 차단해주는 diode의 특성을 보이지는 못한다. C60/BCP layer를 적층 시킨 $ITO/PEDOT:PSS/C_{60}/BCP/Al$ 구조의 메모리는 C60에 의해 음의 전압에서의 전류가 차단된다. 이는 $C_{60}/BCP$ layer를 통해 Organic Diode를 적용한 것으로 2-Dimensional Array 로의 적용에 적합하다. 실제로 Diode 특성을 갖는 $ITO/PEDOT:PSS/C_{60}/BCP/Al$ 구조의 소자를 array 로 구현하면 ITO/PEDOT:PSS/Al 구조의 소자와 비교하여 안정적인 전기적 특성을 보인다. 또한 이미 switching 된 PEDOT:PSS를 이용한 WORM 메모리는 100℃에서 baking 하면 switching 되기 전의 on state 로 돌아가게 되는데, 이는 WORM 메모리의 재활용 가능성을 보여주는 결과이다.