KR101630677B1 - Organic memory device and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기 메모리 소자 및 유기 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 절연물질과 헴 단백질(Heme protein)의 혼합된 절연층의 히스테리시스 특성에 의하여 트랜지스터의 구조를 가지면서도 비휘발성 메모리의 기능을 할 수 있는 유기 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic memory device and a method of manufacturing an organic memory device, and more particularly, to a method of manufacturing an organic memory device and an organic memory device using the hysteresis characteristic of a mixed insulating layer of a polyvinyl alcohol (PVA) And an organic memory device capable of performing a function of a nonvolatile memory while having a structure of a nonvolatile memory and a method of manufacturing the same.
정보통신 산업과 휴대용 정보 기기의 비약적인 발전에 따라 대용량 비휘발성 메모리 소자에 대한 요구가 증가하고 있다. 현재 이러한 비휘발성 메모리 소자는 실리콘 재료에 기반을 둔 플래시 메모리 (flash memory)가 주류를 이루고 있으나, 기존의 플래시 메모리는 기록/소거 횟수가 제한되고, 기록 속도가 느리며, 고집적, 소형화가 곤란한 등의 기술적 한계가 드러남에 따라서 다양한 형태의 차세대 비 휘발성 메모리 소자에 대한 연구가 진행되고 있다.BACKGROUND ART [0002] With the rapid development of the information communication industry and portable information devices, there is a growing demand for large-capacity non-volatile memory devices. Currently, such a non-volatile memory device is mainly composed of a flash memory based on a silicon material. However, the conventional flash memory has a limited number of write / erase operations, a slow write speed, As the technical limitations are revealed, various types of next generation nonvolatile memory devices are being studied.
일례로 메모리 소자의 메모리층 재료로 유기물을 사용하여, 기존의 실리콘 메모리 소자의 물리적인 한계를 극복하고, 초고속, 고용량, 저소비전력, 저가격 특성을 갖는 차세대 비휘발성 메모리 소자를 구현하기 위한 기술의 개발이 활발하게 진행되고 있다.Development of a technology for realizing a next generation nonvolatile memory device that overcomes the physical limitations of conventional silicon memory devices and uses ultra-high speed, high capacity, low power consumption, and low cost by using organic materials as memory layer materials of memory devices, for example. Is progressing actively.
이러한 유기 메모리 소자로서 한국등록특허 1190570호 및 한국등록특허 1234225호에 적당한 유전율을 가지면서 메모리 기능을 갖는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)로 이루어지는 절연층을 갖는 유기 메모리 소자에 대한 기술이 개시되어 있다.As such organic memory devices, Korean Patent No. 1190570 and Korean Patent No. 1234225 disclose an organic memory device having an insulating layer made of polyvinyl alcohol (PVA) having a suitable dielectric constant and having a memory function have.
상기 선행문헌에 따르면 유기 메모리 소자는 게이트 전극층과 소오스 및 드레인 전극 층 사이에 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리비닐페놀(polyvinyl phenol; PVP) 및 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 터널링 유기 절연층을 포함하는 구조를 갖는다.According to the prior art document, an organic memory device includes a gate electrode layer and a source and drain electrode layer formed of a material such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl phenol (PVP), and polyvinyl alcohol (PVA) And a tunneling organic insulating layer formed of at least one selected from the group consisting of silicon nitride and silicon nitride.
이러한 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)로 이루어지는 절연층을 갖는 유기 메모리 소자의 경우 유전율이 높아 전하 이동도가 높아지는 장점이 있지만 그만큼 누설 전류를 많이 발생하게 되는 단점이 있으며, 85℃ 이하의 낮은 유리 전이온도로 인하여 고온 구동이 어렵고 저온에서만 구동이 가능하다는 단점이 있다.An organic memory device having an insulating layer made of polyvinyl alcohol (PVA) has a high dielectric constant and a high charge mobility. However, the organic memory device has a disadvantage that a large amount of leakage current is generated, It is difficult to drive at a high temperature due to the transition temperature and it is possible to drive only at a low temperature.
배경기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어진 고분자 메모리 절연층을 게이트 전극과 전하 수송층 사이에 형성하여, 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 전기적으로 분극 가능하도록 하여 드레인 전류가 히스테리시스 특성을 갖도록 함으로써 트랜지스터 구조를 가지면서 메모리 기능을 갖는 유기 메모리 소자 그 제조 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to overcome the disadvantages of the background art by forming a polymer memory insulating layer made of a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and a polymer material between a gate electrode and a charge transport layer to perform hysteresis, In which the drain current has a hysteresis characteristic, thereby providing a memory structure having a transistor structure and a method of manufacturing the organic memory device.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 유기 메모리 소자는 기판 상에 형성된 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터에 있어서, 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극 사이에 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 철 함유 단백질의 혼합 물질로 이루어져 히스테리시스를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 고분자 메모리 절연층을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an organic memory device comprising: a gate electrode formed on a substrate; and a source and a drain electrode, the organic memory device comprising: a polyvinyl alcohol (PVA) And an electrically-polarizable polymer memory insulating layer made of a mixed material of the polymer-containing protein and exhibiting hysteresis.
또한, 본 발명의 유기 메모리 소자는 상기 기판 상에 형성된 게이트 전극, 게이트 전극 상에 형성되며 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 철 함유 단백질(Heme protein)의 혼합 물질로 이루어져 히스테리시스를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 고분자 메모리 절연층, 고분자 메모리 절연층 상에 형성된 전하 수송층; 및 전하 수송층 상에 일정 거리 이격되게 각각 형성된 소오스 및 드레인 전극을 포함한다.In addition, the organic memory device of the present invention includes a gate electrode formed on the substrate, a gate electrode formed on the substrate, and formed of a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and iron-containing protein (Heme protein) A polarizable memory memory insulating layer, a charge transport layer formed on the polymer memory insulating layer; And source and drain electrodes formed on the charge transport layer at a distance from each other.
이때, 본 발명에 따른 유기 메모리 소자는 철 함유 단백질로 말에서 수득한 헴 단백질(Heme protein)로 이루어질 수 있다.At this time, the organic memory device according to the present invention can be made of a hemope protein (Heme protein) obtained from horses with an iron-containing protein.
또한, 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유기 메모리 소자의 제조 방법은, 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 게이트 전극 상에 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 철 함유 단백질의 혼합 물질로 이루어진 고분자 메모리 절연층을 형성하는 단계와, 고분자 메모리 절연층 상에 전하 수송층을 형성하는 단계 및 정공 수송층 상에 일정 거리 이격되는 드레인 전극과 소오스 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic memory device, including: forming a gate electrode on a substrate; forming a gate electrode on the gate electrode by using a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) Forming a charge transport layer on the polymer memory insulating layer, and forming a source electrode and a drain electrode spaced a certain distance from the hole transport layer.
또한, 고분자 메모리 절연층 형성단계는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 용액에 헴 단백질(Heme protein)을 혼합하는 과정과, 혼합 용액을 스터링(stirring)하는 과정과, 스터링된 혼합 용액을 게이트 전극이 형성된 기판에 코팅하여 고분자 메모리 절연층을 형성하는 과정으로 이루어질 수 있다.The step of forming a polymer memory insulating layer may include a step of mixing a heme protein in a polyvinyl alcohol (PVA) solution and a stirring of the mixed solution, And forming a polymer memory insulating layer on the substrate.
또, 혼합 용액은 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)에 대하여 헴 단백질(Heme protein)을 20~40 중량 퍼센트(wt%)로 혼합할 수 있고, 스터링(stirring) 과정은 상온에서 18~26시간 동안 실시할 수 있다. The mixing solution may be prepared by mixing 20 to 40 weight percent (wt%) of a heme protein with respect to polyvinyl alcohol (PVA), stirring the mixture at room temperature for 18 to 26 hours .
또, 혼합 용액은 스핀 코팅 방식으로 코팅한 후에 80℃~120℃의 온도 하에서 10~14 시간 열처리할 수 있다.The mixed solution can be heat-treated at a temperature of 80 to 120 ° C for 10 to 14 hours after coating by a spin coating method.
아울러, 전하 수송층을 정공 수송층으로 형성할 수 있다. In addition, the charge transport layer can be formed as a hole transport layer.
본 발명은 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 물질을 이용하는 경우 메모리의 기능 갖는 특성을 이용한 것으로서, 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)에 철을 함유하여 전기적인 특성이 뛰어난 헴(HEME) 단백질을 첨가함으로써, 기존 보다 얇은 두께와 저전압에서도 우수한 드레인 전류 특성을 얻을 수 있다. The present invention utilizes the characteristics of a memory when an electrically polarizable material exhibiting hysteresis is used. The present invention relates to a method of manufacturing a HEME protein having excellent electrical properties by containing iron in polyvinyl alcohol (PVA) It is possible to obtain an excellent drain current characteristic even at a thinner thickness and a lower voltage than the conventional one.
또한, 본 발명은 85℃ 이하의 낮은 유리 전이온도를 갖는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 높은 유리 전이 온도를 갖는 헴(HEME) 단백질을 혼합한 절연층을 이용함으로써 고온에서 안정적으로 동작 가능한 유기 메모리 소자를 얻을 수 있다.In addition, the present invention relates to a polyvinyl alcohol (PVA) having a low glass transition temperature of 85 DEG C or less and an organic layer capable of stably operating at a high temperature by using an insulating layer formed by mixing a HEME protein having a high glass transition temperature A memory element can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 동작 원리를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 드레인 전류 특성을 비교한 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 히스테리시스 특성을 비교한 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 열적 안정성을 비교한 그래프.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도.1 is a sectional view of an organic memory device according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view illustrating an operation principle of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph comparing drain current characteristics of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph comparing hysteresis characteristics of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph comparing the thermal stability of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
6A to 6D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 동작 원리를 나타낸 단면도로서, 기판(100), 기판 상에 형성된 게이트 전극(110), 게이트 전극(110) 상에 형성되는 고분자 메모리 절연층(120), 전하 수송층(130)과 소오스 전극(140) 및 드레인 전극(150)을 이루어진다. FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an operation principle of an organic memory device according to an embodiment of the present invention. A polymer
본 발명은 게이트 전극(110)과 전하 수송층(130) 사이에 위치하는 절연층(130)이 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 물질로 이루어질 경우 메모리의 기능을 할 수 있다는 점을 이용하는 것으로서, 히스테리시스 특성을 이용한 메모리 소자는 전압을 증가시킬 때의 전류 변화 곡선과 전압을 감소시킬 때의 전류 변화 곡선이 상이한 히스테리시스 곡선을 이용하여 히스테리시스 곡선의 각 사분면을 저장 수단(00,01,10,11)으로 이용하는 기술이다.The present invention makes use of the fact that the
우선, 기판(100)은 실리콘(silicon) 기판, 유리 기판 또는 플라스틱(plastic) 기판 등이 이용될 수 있다.First, the
게이트 전극(110)은 예시적으로, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni)/알루미늄, 폴리머 등의 도전성 물질로 형성될 수 있다.The
고분자 메모리 절연층(120)은 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 고분자 물질인 헴 단백질(Heme protein)의 혼합 물질로 이루어지며, 유전율이 6ε 이다. 그리고 헴 단백질(Heme protein)은 말 세포에서 수득한 것을 특징으로 한다.The polymer
전하 수송층(130)은 고분자 메모리 절연층 상에 형성된 것으로서, 전하의 수송 효율을 높이기 위하여 정공 수송층으로 형성할 수 있고, 예시적으로 P3HT(poly(3-hexylthiophene))로 형성할 수 있다.The
소오스 전극(140)과 드레인 전극(150)은 전하 수송층(130) 상에 일정 거리 이격되게 형성되는 것으로서, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni)/알루미늄, 폴리머 등의 도전성 물질로 형성될 수 있다.The
본 발명에 따르면, 고분자 메모리 절연층으로 이용되는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)의 경우 적당한 유전율과 메모리 기능을 가진 것으로서, 트랜지스터 구조를 사용하여 절연체 단층으로 사용했을 때, 저전압 메모리 구동 가능하고 물에 잘 녹는 성질이 있어 단백질 같은 바이오 물질과 반응할 경우 전기적인 물성이 생성 가능한 물질이다. According to the present invention, a polyvinyl alcohol (PVA) used as a polymer memory insulating layer has a proper dielectric constant and memory function, and when used as an insulator single layer using a transistor structure, It is a material that can generate electrical properties when it reacts with biomaterials such as proteins because of its good melting properties.
헴 단백질(Heme protein)의 경우 철을 함유하고 있으며 전기적인 특성이 뛰어나기 때문에, 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 헴 단백질(Heme protein)로 이루어진 고분자 메모리 절연층은 자체 히스테리시스 특성을 갖게 된다.Since the Heme protein contains iron and has excellent electrical properties, the polymer memory insulation layer made of polyvinyl alcohol (PVA) and heme protein (Heme protein) has its own hysteresis characteristic .
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 전극(110)에 전압을 인가하면 고분자 메모리 절연층(120)이 전기적으로 분극되어 히스테리시스 현상이 발생하게 되고, 이로 인하여 전하 수송층(130)에도 정공 히스테리시스 현상이 유도된다. That is, when a voltage is applied to the
이와 같이 전하 수송층(130)의 정공 이동에 히스테리시스 특성이 발생함에 따라 소오스 전극(140)에서 드레인 전극(150)으로의 전하 이동도가 높아져, 드레인 전류가 히스테리시스 특성을 가지게 되므로 트랜지스터 구조를 가지면서도 비휘발성의 메모리 기능을 할 수 있게 되는 것이다. As the hysteresis characteristic is generated in the hole transfer of the
즉, 드레인 전류의 히스테리시스 특성이 명확히 나타난다는 것은 히스테리시스에 의한 전압차가 크다는 것을 의미하므로 히스테리시스에 의한 전압차가 큰 고분자 메모리 절연층이 사용되면 메모리 소자의 문턱전압차가 증가되므로, 저전압에서도 구동이 가능해지게 된다. That is, the hysteresis characteristic of the drain current clearly shows that the voltage difference due to hysteresis is large. Therefore, when the polymer memory insulating layer having a large voltage difference due to hysteresis is used, the threshold voltage difference of the memory element is increased, .
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 드레인 전류 특성을 비교한 그래프이다.3 is a graph comparing drain current characteristics of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (a)와 (b)는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 단일층을 절연층으로 이용했을 경우의 드레인 전류 특성을 나타낸 것으로서, 도 3의 (a)는 3시간 동안 75℃가 유지될 경우의 드레인 전류 특성이고, 도 3의 (b)는 3시간 동안 100℃가 유지될 경우 드레인 전류 특성으로서, 75℃에서의 드레인 전류 특성과 비교했을 때 100℃ 이상의 고온이 가해지면 드레인 전류 특성이 급격하게 변화하는 것을 볼 수 있다.3 (a) and 3 (b) show drain current characteristics when a single layer of polyvinyl alcohol (PVA) is used as an insulating layer. FIG. 3 (a) FIG. 3 (b) is a drain current characteristic when the temperature is maintained at 100 ° C. for 3 hours. When a high temperature of 100 ° C. or more is applied as compared with the drain current characteristic at 75 ° C., It can be seen that the characteristic changes rapidly.
도 3의 (c)와 (d)는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 헴 단백질(Heme protein) 혼합 물질을 절연층으로 이용했을 경우의 드레인 전류 특성을 나타낸 그래프로서, 도 3의 (c)는 3시간 동안 75℃가 유지될 경우의 드레인 전류 특성이고, 도 3의 (d)는 3시간 동안 100℃가 유지될 경우 드레인 전류 특성으로서, 75℃에서의 드레인 전류 특성과 100℃ 이상의 고온이 가해졌을 경우의 드레인 전류 특성에 크게 차이가 없는 것을 볼 수 있다. 3 (c) and 3 (d) are graphs showing drain current characteristics when a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and heme protein (Heme protein) is used as an insulating layer, 3 (d) is a drain current characteristic when the temperature is maintained at 100 ° C. for 3 hours, and the drain current characteristic at 75 ° C. and the high temperature It can be seen that there is no significant difference in the drain current characteristics.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 히스테리시스 특성을 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing hysteresis characteristics of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
도 4의 (a)와 (b)는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 단일층을 절연층으로 이용했을 경우의 드레인 전류의 히스테리시스 특성을 나타낸 것으로서, 도 4의 (a)는 3시간 동안 75℃가 유지될 경우의 드레인 전류 히스테리시스 특성이고, 도 4의 (b)는 3시간 동안 100℃가 유지될 경우 드레인 전류의 히스테리시스 특성으로서, 75℃에서의 드레인 전류 특성과 비교했을 때 100℃ 이상의 고온이 가해지면 드레인 전류의 히스테리시스 특성이 크게 변화하는 것을 볼 수 있다. 4 (a) and 4 (b) show hysteresis characteristics of a drain current when a single layer of polyvinyl alcohol (PVA) is used as an insulating layer. FIG. 4 (a) 4 (b) is a hysteresis characteristic of the drain current when the temperature is maintained at 100 占 폚 for 3 hours, and the drain current hysteresis characteristic at a high temperature of 100 占 폚 or more It can be seen that the hysteresis characteristic of the drain current largely changes.
도 4의 (c)와 (d)는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 헴 단백질(Heme protein) 혼합 물질을 절연층으로 이용했을 경우의 드레인 전류 히스테리시스 특성을 나타낸 그래프로서, 도 4의 (c)는 3시간 동안 75℃가 유지될 경우의 드레인 전류 히스테리시스 특성이고, 도 3의 (d)는 3시간 동안 100℃가 유지될 경우 드레인 전류 히스테리시스 특성으로서, 75℃에서의 드레인 전류 히스테리시스 특성과 100℃ 이상의 고온이 가해졌을 경우의 드레인 전류 히스테리시스 특성이 일부 변화가 있지만 히스테리시스 특성이 그대로 유지되는 것을 볼 수 있다. 4 (c) and 4 (d) are graphs showing drain current hysteresis characteristics when a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and heme protein (Heme protein) is used as an insulating layer, 3 (c) is the drain current hysteresis characteristic when the temperature is maintained at 75 DEG C for 3 hours, and FIG. 3 (d) is the drain current hysteresis characteristic when the temperature is kept at 100 DEG C for 3 hours, It can be seen that the hysteresis characteristic is maintained as it is when the drain current hysteresis characteristic is partially changed when a high temperature of 100 ° C or more is applied.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자의 열적 안정성을 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the thermal stability of an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
도 5의 도면 부호"A"는 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 헴 단백질(Heme protein) 혼합 물질을 절연층으로 이용했을 경우의 드레인 전류로서, 100℃가 되었을 때, 드레인 전류가 일시적으로 급격하게 변화하였다가 드레인 전류의 범위로 복원되지만, 도면 부호"B"의 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 단일층을 절연층으로 이용했을 경우 드레인 전류는 100℃가 되었을 때 드레인 전류가 급격히 증가하고 복원 되지 않는 것을 볼 수 있다.5 is a drain current when a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and heme protein (Heme protein) is used as an insulating layer, and when the temperature reaches 100 占 폚, the drain current is temporarily The drain current is rapidly increased and the drain current is restored to the range of the drain current. However, when the single layer of polyvinyl alcohol (PVA) having the reference numeral "B" is used as the insulating layer, And can not be restored.
이와 같이 본 발명에 따른 유기 메모리 소자는 100℃ 이상의 고온에서도 히스테리시스 특성이 크게 변화하지 않을 뿐만 아니라, 드레인 전류가 정상 범위로 복원됨에 따라 고온에서 동작이 가능해짐에 따라 구동온도를 향상시킴으로써 안정성을 열적 안정성을 확보할 수 있는 것이다. As described above, the organic memory device according to the present invention not only does not significantly change the hysteresis characteristic even at a high temperature of 100 ° C or higher, but also operates at high temperature as the drain current is restored to the normal range, Stability can be ensured.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 유기 메모리 소자 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도이다. 6A to 6D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing an organic memory device according to an embodiment of the present invention.
도 6a를 참조하면, 기판(100)에 게이트 전극(110)을 형성한다. Referring to FIG. 6A, a
게이트 전극(110)은 도전성 물질을 열 증착(thermal evaporation)한 후 패터닝 함으로써 형성되며, 도전성 물질은 예시적으로 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni)/알루미늄, 폴리머 등이 이용될 수 있다.The
도 6b를 참조하면, 게이트 전극(110)이 형성된 기판(100) 상에 고분자 메모리 절연층(120)을 150~350nm 두께로 형성한다. Referring to FIG. 6B, a polymer
고분자 메모리 절연층(120)을 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 물질로 형성하는 것으로서, 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 헴 단백질(Heme protein)을 혼합 용액을 이용한다.The polymer
구체적으로는, 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)에 대하여 헴 단백질(Heme protein) 20~40의 중량 퍼센트(wt%)의 혼합 용액을 제조한 후에 상온에서 18~26시간 동안 스터링(stirring)한다. Specifically, a mixed solution of 20 to 40 weight percent (wt%) of a hemp protein (Heme protein) is prepared with respect to polyvinyl alcohol (PVA), followed by stirring at room temperature for 18 to 26 hours .
그리고, 스터링(stirring)된 혼합 용액을 게이트 전극(110)이 형성된 기판(100) 상에 코팅한다. 이때, 혼합 용액 코팅은 스핀 코팅 방식으로 진행 할 수 있으며, 코팅이 완료된 후에 80℃~120℃의 온도 하에서 10~14시간 열처리하여 하여 고분자 메모리 절연층(120)을 형성한다.Then, the stirred mixed solution is coated on the
도 6c를 참조하면, 고분자 메모리 절연층(120) 상에 전하 수송층(130)을 형성하되, 전하 수송 효율을 높이기 위하여 정공 수송층 예시적으로 P3HT(poly(3-hexylthiophene))을 스핀 코팅 방식 등을 이용하여 코팅한다.6C, a
이때, 전하 수송층(130)은 유기 반도체층으로서 폴리머 활성층을 포함할 수 있다.At this time, the
도 6d를 참조하면, 전하 수송층(130) 상에 도전성 물질 예시적으로 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni)/알루미늄, 폴리머 등의 도전성 물질을 형성한 후에 패터닝 공정을 통하여 일정 거리 이격되는 소오스 전극(140)과 드레인 전극(150)을 형성한다.6D, a conductive material such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni) / aluminum, or polymer is formed on the
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications or changes as fall within the scope of the invention.
100 : 기판
110 : 게이트 전극
120 : 고분자 메모리 절연층
130 : 전하 수송층
140 : 소오스 전극
150 : 드레인 전극100: substrate
110: gate electrode
120: polymer memory insulating layer
130: charge transport layer
140: source electrode
150: drain electrode
Claims (11)
상기 게이트 전극과 소오스 및 드레인 전극 사이에 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 철 함유 단백질(Heme protein)의 혼합 물질로 이루어져 히스테리시스를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 고분자 메모리 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
1. An organic memory device comprising a gate electrode and a source electrode and a drain electrode formed on a substrate,
Characterized in that an electrically polarizable polymer memory insulating layer formed of a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and iron-containing protein (Heme protein) and exhibiting hysteresis is formed between the gate electrode and the source and drain electrodes Memory element.
상기 철 함유 단백질은 말 세포에서 수득한 헴 단백질(Heme protein)인 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the iron-containing protein is a heme protein obtained from a horse cell.
상기 기판 상에 형성된 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상에 형성되며 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 철 함유 단백질(Heme protein)의 혼합 물질로 이루어져 히스테리시스를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 고분자 메모리 절연층;
상기 고분자 메모리 절연층 상에 형성된 전하 수송층; 및
상기 전하 수송층 상에 일정 거리 이격되게 각각 형성된 소오스 및 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
Board;
A gate electrode formed on the substrate;
An electrically-polarizable polymer memory insulating layer formed on the gate electrode and made of a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and iron-containing protein (Heme protein) to exhibit hysteresis;
A charge transport layer formed on the polymer memory insulating layer; And
And source and drain electrodes formed on the charge transport layer to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
상기 철 함유 단백질은 말 세포에서 수득한 헴 단백질(Heme protein)인 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
The method of claim 3,
Wherein the iron-containing protein is a heme protein obtained from a horse cell.
상기 전하 수송층은 정공 수송층인 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자.
The method of claim 3,
Wherein the charge transport layer is a hole transport layer.
상기 게이트 전극 상에 형성되며 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)과 철 함유 단백질의 혼합 물질로 이루어져 히스테리시스를 나타내는 전기적으로 분극 가능한 고분자 메모리 절연층을 형성하는 단계;
상기 고분자 메모리 절연층 상에 전하 수송층을 형성하는 단계;
상기 전하 수송층 상에 일정 거리 이격되는 소오스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 제조 방법.
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming an electrically polarizable polymer memory insulating layer formed on the gate electrode and made of a mixed material of polyvinyl alcohol (PVA) and iron-containing protein to exhibit hysteresis;
Forming a charge transport layer on the polymer memory insulating layer;
And forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other by a predetermined distance on the charge transport layer.
상기 고분자 메모리 절연층 형성단계는
상기 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol) 용액에 헴 단백질(Heme protein)을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 과정과,
상기 혼합 용액을 스터링(stirring)하는 과정과,
상기 스터링된 혼합 용액을 상기 게이트 전극이 형성된 기판에 코팅하여 고분자 메모리 절연층을 형성하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The polymer memory insulating layer forming step
Forming a mixed solution by mixing a hemp protein (Heme protein) in the polyvinyl alcohol (PVA) solution;
Stirring the mixed solution;
And forming a polymer memory insulating layer by coating the styryl mixed solution on a substrate having the gate electrode formed thereon.
상기 혼합 용액은 상기 폴리비닐알코올(PVA : Polyvinyl Alcohol)에 대하여 헴 단백질(Heme protein)을 20~40 중량 퍼센트(wt%)로 혼합한 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the mixed solution is prepared by mixing 20 to 40 weight percent (wt%) of a heme protein with respect to the polyvinyl alcohol (PVA).
상기 스터링(stirring) 과정은 상온에서 18~26시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the stirring is performed at room temperature for 18 to 26 hours.
상기 혼합 용액을 스핀 코팅 방식으로 코팅한 후에 80℃~120℃의 온도 하에서 10~14 시간 열처리하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the mixed solution is coated by a spin coating method and then heat-treated at a temperature of 80 ° C to 120 ° C for 10 to 14 hours.
상기 전하 수송층으로서 정공 수송층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 메모리 소자의 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the hole transporting layer is formed as the charge transporting layer.
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