KR20030092132A - 복합 분자 물질을 이용한 부동 게이트 메모리 디바이스 - Google Patents
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Abstract
부동 게이트 메모리 디바이스는 부동 게이트(20)와, 이 부동 게이트(20) 위의 절연층(22)을 갖는다. 상기 절연층(22) 위에 제어 게이트(24)가 있다. 상기 절연층(22)은 분자 기질로 구성되며, 이 분자 기질에 분포되는 이온 복합체들을 포함한다. 전계의 인가에 의하여, 상기 이온 복합체들은 상기 분자 기질에서 분해할 수 있어 상기 절연층(22)의 저항성(또는 전도성)을 변경시킨다. 상기 부동 게이트(20)에 의해 전하가 보유되는 고저항성(저전도성) 상태로부터 저저항성(고전도성) 상태로 전환함으로써, 상기 부동 게이트(20)에 저장된 전하는 상기 게이트 전극(24)에 쉽게 유출될 수 있다.
Description
[관련출원]
이 출원은 2001년 5월 7일 출원된 계류중인 미국 가특허 출원 번호 제 60/289,091 호, 명칭 "복합 분자 물질을 이용한 부동 게이트 메모리 디바이스(Floating Gate Memory Device Using Composite Molecular Material)"에 개시된 기술요지와 관련된 기술요지를 포함한다.
컴퓨터 데이터 저장매체 특히, 랜던 액세스 메모리(RAM)는 점점 전자 하드웨어의 중요한 구성요소가 되고 있다. 그들의 속도 및 데이터 보유 특성에 의해 분류되는 다양한 독특한 타입의 메모리 디바이스들이 존재한다. 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)는 파괴적인 판독(destructive read)을 특징으로 하는 휘발성 메모리이다. 이것은 항상 메모리 비트에 전압을 공급해야 하고, 그렇게 하지 않으면 정보가 없어지게 된다는 것을 의미한다. 또한, 각 메모리 소자는 그와 관계되는 트랜지스터를 갖는다. 정적 램던 액세스 메모리(SRAM)는 일반적으로 교차결합된 인버터(cross-coupled inverter)들로 구성되는 쌍안정(bistable) 플립-플롭에 데이터를 저장한다. SRAM은 전원이 공급되는 한 값을 보유하기 때문에 "정적(static)"이라 칭해진다. SRAM은 또한 휘발성이다. 즉, ROM과 대조적으로 전원이 스위치 오프되면 그의 내용을 잃게 된다. SRAM은 보통 DRAM보다 빠르지만, 각 비트가 여러개의 트랜지스터(약 6개)를 필요로 하기 때문에, DRAM과 비교하여 동일한 영역에서 SRAM의 비트들의 수가 적어지게 된다.
통상적인 MOSFET의 게이트 전극이 그 게이트 내부에서 반영구적인 전하 저장이 가능하도록 수정될 때, 새로운 구조체는 비휘발성 메모리 디바이스(부동 게이트 트랜지스터)가 된다. 비휘발성 메모리 디바이스들은 전기적 변경가능 읽기전용 메모리(EAROM: electrically alterable read-only memory), 소거 및 프로그램 가능 읽기전용 메모리(EPROM: erasable-programmable read-only memory) 및 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM: nonvolatile random access memory)와 같은 집적 회로에서 광범위하게 이용되어 왔다.
부동 게이트 트랜지스터에서, 제 1 절연체 양단의 실리콘(silicon)으로부터 전하들이 주입되어, 부동 게이트 또는 절연체-산화물(insulator-oxide) 계면에 저장된다. 이 저장된 전하는 문턱 전압 천이(threshold voltage shift)를 일으키고, 디바이스는 더 높은 문턱 전압 상태에 있게 된다. 비휘발성 메모리 동작을 위해 긴 보유 시간(retention time)이 요구된다. 이 보유 시간은 상기 저장된 전하가 그의 초기치의 50%로 감소될 때의 시간으로 정의된다. 잘 설계된 메모리 디바이스에 대해서, 상기 전하 보유 시간은 100년을 넘을 수 있다. 상기 저장된 전하를 소거하고 상기 디바이스가 "낮은 문턱 전압 상태"로 되돌아가게 하기 위해서는, 상기 게이트에 높은 역방향 전압이 인가되어야 하고 그리고/또는 상기 디바이스는 UV 광선에 노출되어야 한다. 통상적인 소거 프로세스는 비교적 느리다.
UV 광선을 적용시킬 필요가 없고 소거 시간을 감소시킨 부동 게이트 메모리 디바이스에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 데이터 저장 응용을 위한 부동 게이트 메모리 셀에 관한 것으로, 특히, 게이트 절연체로서 가변 저항 유전체를 갖는 부동 게이트 메모리 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 부동 게이트 트랜지스터인 비휘발성 메모리 디바이스를 도시하고;
도 2a-d는 본 발명의 전류 이론 이해에 따른 다양한 동작 상태에서 2개의 전극 사이의 분자 복합 물질을 도시하고;
도 3은 본 발명의 메모리 디바이스의 기입 및 소거 동작에 대한 전압-전류 특성을 도시하고; 그리고
도 4는 기입 펄스 시간에 대한 기입 펄스 임계 진폭의 의존도를 도시한다.
이러한 요구들 및 기타 다른 요구들은 기판과, 그 기판 위에 제 1 절연층을 포함하는 부동 게이트 메모리 디바이스를 제공하는 본 발명의 실시예들에 의해 충족된다. 상기 제 1 절연층 위에 부동 게이트가 제공되고, 이 부동 게이트 위에 제 2 절연층이 제공된다. 상기 제 2 절연층 위에 제어 게이트가 형성된다. 상기 제 1 또는 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 제어가능 가변 저항을 갖는다.
어떤 실시예들에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 분자 기질을 포함하며, 이 분자 기질에 분포되는 이온 복합체를 포함한다.
본 발명에 의하여, 저항성(또는 전도성)은 전계의 인가에 응답하여 변경될 수 있다. 상기 저항성을 부동 게이트에 의해 전하가 보유되는 고저항성 상태로부터 저저항성 상태로 전환(switch)함으로써, 상기 부동 게이트에 저장된 전하는 게이트 전극에 유출될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 또한 제 1 절연층, 이 제 1 절연층 위의 부동 게이트, 상기 부동 게이트 위의 제 2 절연층, 그리고 이 제 2 절연층 위의 제어 게이트를 포함하는 메모리 디바이스를 제공함으로써 상기 언급된 요구들을 충족시킨다. 상기 제 1 및 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 인가된 전계에 응답하여 저전도성 상태와 고전도성 상태 사이에서 전환할 수 있는 물질을 포함한다.
이전에 언급된 요구들은 또한 부동 게이트, 이 부동 게이트 위의 절연층, 그리고 이 절연층 위의 제어 게이트를 포함하는 메모리 디바이스를 제공하는 본 발명의 다른 양상들에 의해 충족된다. 상기 절연층은 분자 기질을 포함하며, 상기 분자 기질에 분포되는 이온 복합체를 포함한다.
이전에 언급된 요구들은 또한 부동 게이트 메모리 디바이스의 동작 방법을 제공하는 본 발명의 또다른 양상에 의해 충족된다. 이 방법은 적어도 소정의 시간 주기 동안 부동 게이트 전하를 보유하기에 충분한 제 1 전도성 상태에서 부동 게이트와 제어 게이트 사이의 절연층을 유지하는 단계를 포함한다. 상기 부동 게이트 전하를 방전하기에 충분한 상기 제 1 전도성 상태보다 적어도 1차수(an order of magnitude) 더 큰 전도성을 갖는 제 2 전도성 상태에서 상기 절연층을 배치하기 위하여 상기 절연층에 전계가 인가된다.
본 발명의 전술한 및 기타 다른 특징들, 양상들, 그리고 장점들은 첨부 도면들을 참조로 한 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
먼저 도 1을 참조하면, 부동 게이트 트랜지스터는 게이트를 소스/드레인으로부터 절연시키는 유전체에 내장된 부동 전도성 패드(floating conductive pad)를 구비한 수정된 MOSFET 트랜지스터가 될 수 있다. SiO2및 Si3O4와 같은 일반적으로 이용되는 유전체들의 매우 높은 저항성 때문에, 상기 부동 게이트에 축적된 임의의 전하는 몇년일 수 있는 디바이스의 보유 시간 동안 거기에 체류할 수 있게 된다. 그러나, 역방향의 터널의 큰 전기적 저항 때문에 단순히 역방향의 외부 전계를 인가하는 것으로는 상기 부동 게이트를 방전하는 것이 어렵다. 이러한 이유로, 상기 유전체의 전도성은 전형적으로 상기 유전체를 UV 광선으로 비춤으로써 개선된다. 본 발명은 UV 광선에 대한 요구를 피하는 구조를 제공한다.
본 발명은 부동 게이트 메모리 디바이스의 제어 및 구조와 관련된 문제점들을 다루고, 이러한 문제점들을 해결한다. 특히, 본 발명은 상기 부동 게이트를 제어 게이트로부터 전기적으로 절연하도록 작용하는 절연층을 갖는, 즉 상기 부동 게이트 전하의 급속 방전을 가능하게 하도록 증가된 전도성을 갖는 부동 게이트 메모리 디바이스를 제공한다. 이는 부분적으로 일차원에서 구조적 전자 불안정성을 보이는 복합 물질(composite material)을 포함하고, 이 복합 물질의 전도성에 의한 정적 및 동적 제어를 가능하게 하는, 상기 제어 게이트와 상기 부동 게이트 사이에 절연층을 갖는 부동 게이트 트랜지스터를 이용함으로써 달성된다. 예시적인 복합 물질로서, 분자 기질이 이용되며, 이 기질에 이온 복합체를 포함한다. 전계의 인가하에서, 상기 이온 복합체들은 제어가능하게 분해하여, 상기 절연층의 전기 전도성을 변경시킨다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되는 부동 게이트 메모리 디바이스의 실시예를 도시한다. 상기 부동 게이트 메모리 디바이스는 소스 및 드레인 영역들(14, 16)이 각각 형성되어 있는 기판(12)을 포함한다.
상기 기판(12) 위에 제 1 절연층(18)이 형성되고, 이 제 1 절연층(18)은 상기 소스 및 드레인 영역들(14, 16)의 양끝을 연결한다. 상기 제 1 절연층(18) 위에, 전도성 물질로 구성된 부동 게이트(20)가 형성된다. 상기 부동 게이트(20) 위에 제 2 절연층(22)이 형성되고, 그 다음에 상기 제 2 절연층(22) 위에 게이트 전극(24)이 형성된다. 상기 게이트 전극(24) 및 상기 드레인 영역(16)은 각각 전압들(VG와 VD)에 접속된 것으로 도시된다. 상기 게이트 전극(24)은 상기 부동 게이트(20)와 같이 전도성 물질로 구성된다.
어떤 실시예들에 따르면, 도 1에 도시된 상기 2개의 유전층들(18, 22) 중 적어도 하나의 층은 낮은 전기 전도성으로부터 높은 전기 전도성으로의 천이 및 이와 반대의 천이를 보이는 일차원 분자 계(one-dimensional molecular system)로 구성된다. 이러한 천이는 전형적으로 준안정 또는 안정 메모리로 S자형(안쪽으로 굽은) 전압-전류 특성을 나타낸다. 이러한 메모리 셀들의 임피던스는 스위칭 상태에 따라, 예를 들면, ~10㏁과 ~100Ω사이일 수 있다. 이러한 분자 계들의 예는 소위 파이얼스 천이(Peierls transition)를 보이는 저차원의 계들이다.
상기 절연층들(18, 22)로서 다수의 서로 다른 물질들이 이용될 수 있다. 예시적인 물질들은 하기에 더 상세하게 설명되지만, Yu H. Krieger에 의한 기사, 명칭 "Structural Instability of One-Dimensional Systems as a Physical Principle Underlying the Functioning of Molecular Electronic Devices", 구조화학 잡지(Journal of Structural Chemistry), 제40권, 제4호, 1999년(Yu H. Krieger)에 기술되어 있으며, 이는 참고문헌으로써 본원에서 인용된다.
이러한 계들의 2가지 주된 형태의 구조 조직이 존재한다. 첫째, 선형 컨쥬게이션 폴리머(linear conjugated polymer)의 가닥들이 존재하며, 이는 서로 약하게 연결되며, 이의 상호 배열은 일반적으로 불충분하게 조직된다. 둘째, 결정 구조들이 존재하며, 개개의 분자들은 일차원 컬럼(column)을 형성하고, 다른 컬럼들로부터의 분자들이 상호작용하는 것보다 훨씬 더 활동적으로 서로 상호작용한다.
폴리컨쥬게이션된 계(polyconjugated system)들은 주로 폴리비닐(polyvinylenes) 즉, 비환식 컨쥬게이션 계(acyclic conjugation system)를 포함하며, 여기서 구조의 일차원 특성은 선형 거대분자에서 컨쥬게이션 메커니즘에 의해 지시된다. 이러한 종류의 폴리머들의 대표적인 것으로 폴리아세틸렌(polyacetylene)이 있다. 폴리아세틸렌의 전기적 구조는 많은 다른 컨쥬게이션 폴리머들에 대한 표본이다.
다른 넓은 종류의 분자 화합물들은 분자들 간의 π결합으로 인한 높은 전기 전도성을 갖는 방향족 및 헤테로고리 분자(aromatic and heterocyclic molecule)로부터 형성된다. 이러한 분자 계들은 π복합체(π-complexes) 또는 전하 이동 복합체(charge transfer complex)라 칭해지고, 이들의 구조는 스위칭 및 메모리 응용들에 대한 중요한 뚜렷한 전자-물리 성질들을 갖는 절연된 일차원 컬럼 또는 가닥(strand)을 포함한다. 분자 전하 이동 복합체들은 2가지 분자 즉, 하나는 공여체(donor)이고 다른 하나는 수용체(acceptor) 성질로부터 형성된 공여체-수용체 계들이다. 일차원 구조를 갖는 잘 정의된 복합체들 중에서, 테트라-시아노-퀴노-디메탄(TCNQ: tetra-cyano-quino-dimethane)은 준-일차원 계(quasi-one-dimensional system)를 형성하는 평행 스택으로서 결정체에 구성되는, 불포화 결합을 갖는 평면 분자들이다.
다른 종류의 일차원 계들에 있어서, 양이온들이 동적으로 무질서하게 된다. 이것은 일반식 (TMTSF)2X 를 갖는 분자 화합물들을 포함한다. 또한, K2Pt(CN)4Br0.3x3H2O(KCP) 타입의 전환 금속염(transition metal salt)은 프탈로시아닌(phthalocyanines) 및 포르피린(porphyrins)과 같은 혼성 원자가 준-일차원 복합체(mixed-valence quasi-one-dimensional complexes)의 전형이다. 또한, NbSe3와 같은 순수 무기 화합물들은 준-일차원 구조를 갖는 화합물들의 흥미로운 예이다.
이론에 의해 제한되지는 않지만, 다음은 현재 발명자들에 의해 본 발명에서물질의 전도성 변경을 위한 메커니즘을 설명하는 것으로 생각된다. 상기 부동 게이트 트랜지스터(10) 안의 상기 절연층들(18, 22) 중 적어도 하나의 층으로서 적용될 수 있는 예시적인 분자 복합물(molecular composite)이 도 2a 내지 2d에 도시된다. 상기 분자 복합물은 준-일차원, 즉, 적어도 구조적으로 그리고 전기적으로 비등방성 분자 기질을 포함하며, 상기 기질에 분포되는 이온 복합체들을 포함한다. 상기 설명된 예시적인 준-일차원 계와 같은 폴리컨쥬게이션된 화합물들, 예를 들면, 폴리페닐아세틸렌(polyphenylacetylene)은 비등방성 분자 기질로서 이용될 수 있다. 상기 이온 복합체는 염화나트륨(NaCl)과 같은 소금, 또는 인가된 전계에서 분해할 수 있는 임의의 다른 물질일 수 있다. 상기 예시적인 비등방성 분자 기질은 전극 표면에 수직으로 향해진 체인과 같은 분자들의 조립체를 포함하는 것으로서 도 2a-d에 도시된다. 그러나, 도 2a-d에 도시된 형태의 전하 분리가 가능하게 되는 한, 그들의 분자 또는 비등방성 "채널들"의 다른 방향이 가능하다.
도 2a-d에 도시된 분자 박막에서의 전자 스위칭은 2가지 안정 상태 즉, 고임피던스 상태("오프(off)" 상태)와 저임피던스 상태("온(on)" 상태)의 존재를 특징으로 한다. 이러한 "오프" 상태의 임피던스는 보통 예를 들면, ~10㏁이상이다. 상기 "오프" 상태로부터 상기 "온" 상태로의 전환은 인가된 전계가 문턱값을 초과할 때 일어난다. 이러한 "온" 상태의 임피던스는 예를 들면, ~100Ω이하일 수 있다. 상기 "온" 상태로부터 다시 상기 "오프" 상태로의 전환은 상기 전계의 극성을 반대로 함으로써 발생할 수 있다.
상기 "온" 상태의 2가지 모드 즉, 준안정 모드(도 2b)와 안정 모드(도 2c)가식별가능하다. 메모리 셀 기능의 준안정 모드는 낮은 PW및 PER값(0.1-0.5V), 상기 "온" 상태의 고임피던스(넓은 영역, 약 1㏀-1㏁), 짧은 스위칭 시간(1㎲ 이하), 그리고 약 10s 또는 몇시간 사이의 짧은 보유 시간을 특징으로 한다. 이와 반대로, 메모리 셀 동작의 안정 모드는 높은 PW및 PER값(3-10V), 상기 "온" 상태의 저임피던스(100Ω이하), 긴 스위칭 시간(1ms 이상), 그리고 긴 저장 시간(몇달 및 몇년)을 보인다. 이러한 물질로 만들어진 어떤 메모리 셀들은 6년 동안의 저장후에 안정 모드에서 실질적으로 변하지 않는 전기적 성질들을 보이는 것으로 관찰되었다.
도 2a는 "오프" 상태를 예시하며, 여기서 비등방성 분자 기질 자체가 우수한 전기적 절연체라고 가정하면, 전기 전도성은 본질적으로 0이다. 도 2b에 표시된 바와 같이, 외부 전계(E)가 인가될 때, 염화나트륨(소금)은 나트륨과 염소 이온으로 분해하고, 이 이온들은 비등방성 분자 기질의 원래 위치에서 이동됨으로써, 준안정 "온" 상태에 대한 전기 전도성의 증가를 야기시킨다. 전계를 증가시키면, 상기 이온들은 상기 설명된 안정 상태에 대한 상기 "온" 상태의 전도성 증가를 일으켜, 더 강하게 분해되게 된다(도 2c). 매우 큰 전계가 긴 시간 동안 인가될 때, 음이온과 양이온은 전극들에 모이게 되어(도 2d), 이동 전하들의 결핍으로 인해 전기 전도성의 급격한 감소를 야기시킨다("오프" 상태).
전극 물질은 예를 들면, Al 또는 Cu와 같은 금속, ITO, 반도체 또는 전도성 폴리머일 수 있다. 도 2a에 도시된 "오프" 상태로부터 도 2b에 도시된 "온" 상태로의 전환은 약 10-100ns의 시간 주기 동안 약 3-5V의 외부 전압의 인가를 필요로 한다. 높은 전기 전도성과 긴 보유 시간을 갖는, 도 2a에 도시된 "오프" 상태로부터 도 2b에 도시된 "온" 상태로의 전환은 약 300ns 내지 1㎲의 시간 주기 동안 약 3-5V의 외부 전압을 인가함으로써 달성된다. 이온 복합체로서 폴리페닐아세틸렌과 ~5-7% NaCl을 포함하는 분자 혼합물이 실시예로서 이 도면들에 도시된다.
부동 게이트 트랜지스터를 갖는 가변 전도성 게이트 절연체로서, 전형적인 유전체들 중 적어도 하나(예를 들면, 절연층(22))를 대체하는 응용에서, 상기 전도성은 상기 부동 게이트에 의해 보유되는 저전도성 상태와, 상기 부동 게이트(20)에 저장된 전하가 게이트 전극(27)에 유출될 수 있는 고전도성 상태 사이에서 전환된다. 그 다음에, 상기 부동 게이트(20)는 소스/드레인(14, 16)과 게이트 전극(24) 사이에 역전위(reverse potential)를 인가함으로써 그의 원래 상태로 복구될 수 있다, 즉, 상기 게이트(24)로부터 절연될 수 있다.
예를 들면, 절연층(22)을 형성하는 복합체 물질의 상태에 인가할 때의 부동 게이트 트랜지스터의 전류-전압(I-V) 특성이 도 3에 도시되어 있다. 접지에 관해 상기 게이트 전극에 인가된 포지티브(positive) 전압은 절연층(22)을 전도성이 되게 하는 기입 전압(write voltage)(펄스 실험들에서는, 기입 펄스)(PW)이라 칭해지고, 네거티브(negative) 전압은 절연층(22)의 절연성을 회복하는 소거 전압(erase voltage)(또는 소거 펄스)(PER)이라 칭해진다.
도 3은 기입(포지티브 인가 전압) 및 소거(네거티브 인가 전압) 동작에 대한 전형적인 I-V 곡선을 도시한다. 디바이스는 상기 인가 전압이 약 0.3V의 임계값에도달할 때까지 "오프" 상태에 있다. 상기 "오프" 상태에서, 상기 메모리 셀을 통하는 전류는 본질적으로 0이다. 상기 인가 전압이 상기 0.3V의 임계값을 초과하면, 메모리 셀(10)은 0의 저항에 접근하고, 상기 셀 양단의 전압은 매우 작은 값으로 떨어지고, 전류는 120㎂ 이상으로 증가하고, 상기 셀은 "온" 상태에 도달한다. 상기 셀은 본 실시예에서의 예가 약 -1V인 네거티브 전압이 인가될 때까지 상기 "온" 상태에서 유지한다. 이것은 소거 사이클(erase cycle)을 나타낸다. 상기 소거 사이클이 완료된 후에, 상기 셀은 다시 "오프" 상태가 된다. 상기 소거 동작에 이용된 파라미터들(저압, 펄스 지속기간)은 상기 디바이스의 "온" 상태의 특성값에 의존한다.
이제 도 4를 참조하면, 상기 절연층(22)의 전도성을 변경하는데 필요한 기입 펄스의 펄스 지속기간은 기입 펄스의 진폭과 관계가 있다. 예를 들면, 절연층(22)은 10㎲에 4V의 펄스를 인가함으로써 "오프" 상태로부터 "온" 상태로 전환될 수 있고, 이에 반하여, 약 1V의 전압으로 기입할 때 1㎳ 이상의 펄스 지속기간이 요구될 수 있다. 이에 따라, 상기 디바이스(10)의 절연층(22)의 전도성이 변하는 속도는 특정 응용들에 적합될 수 있다.
따라서, 본 발명은 분자 메모리 셀들을 이용하는 계들에 쉽게 소거할 수 있는 부동 게이트 트랜지스터 메모리 칩을 제공한다. 상기 소거할 수 있는 부동 게이트 트랜지스터 메모리 칩의 전자 회로는 잘 개발된 DRAM 칩들의 전자 회로에 근거할 수 있다. 상기 메모리 셀의 "상태" 즉, 준안정 또는 안정 상태에 따라서, 상기 회로는 SRAM 또는 DRAM으로 동작할 수 있다.
비록 본 발명이 상세하게 설명되고 예시되었지만은, 이러한 상세한 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이고 본 발명을 한정하고 하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항들에 의해서만 한정될 수 있음을 명백하게 이해해야 한다.
Claims (31)
- 기판과;상기 기판 위의 제 1 절연층과;상기 제 1 절연층 위의 부동 게이트와;상기 부동 게이트 위의 제 2 절연층과; 그리고상기 제 2 절연층 위의 제어 게이트를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 제어할 수 있는 가변 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 분자 기질을 포함하는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 상기 분자 기질에 분포되는 이온 복합체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 3 항에 있어서,상기 이온 복합체들은 인가된 전계의 영향을 받아 상기 분자 기질에서 분해할 수 있는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 4 항에 있어서,상기 분자 기질은 폴리컨쥬게이션된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 5 항에 있어서,상기 폴리컨쥬게이션된 화합물은 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene), 폴리페닐베니엔(polyphenylvenyene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene) 또는 폴리피롤(polypyrrole) 중 하나인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 4 항에 있어서,상기 분자 기질은 방향족 및 헤테로고리 분자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 4 항에 있어서,상기 분자 기질은 준-일차원 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 8 항에 있어서,상기 준-일차원 복합체는 프탈로시아닌(phtalocyanine)인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 8 항에 있어서,상기 준-일차원 복합체는 포르피린(porphyrin)인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 4 항에 있어서,상기 분자 기질은 비등방성 무기 물질인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 11 항에 있어서,상기 비등방성 무기 물질은 NBSe3인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 4 항에 있어서,상기 분자 기질은 (TMTSF)2X의 분자 화합물인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 4 항에 있어서,상기 분자 기질은 K2Pt(CN)4Br0.3x3H2O(KCP) 타입의 전환 금속염인 것을 특징으로 하는 부동 게이트 메모리 디바이스.
- 제 1 절연층과;상기 제 1 절연층 위의 부동 게이트와;상기 부동 게이트 위의 제 2 절연층과; 그리고상기 제 2 절연층 위의 제어 게이트를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 절연층들 중 적어도 하나의 층은 인가된 전계에 응답하여 저전도성 상태와 고전도성 상태 사이에서 전환할 수 있는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 15 항에 있어서,상기 물질은 분자 기질인 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 16 항에 있어서,상기 분자 기질에 분포되는 이온 복합체들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 17 항에 있어서,상기 이온 복합체들은 인가된 전계의 영향을 받아 상기 분자 기질에서 분해할 수 있는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 18 항에 있어서,상기 분자 기질은 폴리컨쥬게이션된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 18 항에 있어서,상기 분자 기질은 방향족 및 헤테로고리 분자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 18 항에 있어서,상기 분자 기질은 준-일차원 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 21 항에 있어서,상기 준-일차원 복합체는 프탈로시아닌 또는 포르피린 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 부동 게이트와;상기 부동 게이트 위의 절연층과; 그리고상기 절연층 위의 제어 게이트를 포함하며,상기 절연층은 분자 기질을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 23 항에 있어서,상기 절연층은 상기 분자 기질에 분포되는 이온 복합체들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 24 항에 있어서,상기 분자 기질은 폴리컨쥬게이션된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 24 항에 있어서,상기 분자 기질은 방향족 및 헤테로고리 분자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 제 24 항에 있어서,상기 분자 기질은 준-일차원 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리디바이스.
- 제 27 항에 있어서,상기 준-일차원 복합체는 프탈로시아닌 또는 포르피린 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.
- 부동 게이트 메모리 디바이스 동작 방법으로서,적어도 소정의 시간 주기 동안 부동 게이트 전하를 보유하기에 충분한 제 1 전도성 상태에서 부동 게이트와 제어 게이트 사이의 절연층을 유지하는 단계와; 그리고상기 부동 게이트 전하를 방전하기에 충분한 상기 제 1 전도성 상태보다 적어도 1차수(an order of magnitude) 더 큰 전도성을 갖는 제 2 전도성 상태에서 상기 절연층을 배치하기 위하여 상기 절연층에 전계를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 절연층은 분자 기질을 포함하며, 상기 기질에 분포되는 이온 복합체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 전계 인가 단계는 상기 이온 복합체들이 분해하여 상기 절연층의 전기 전도성을 변경하도록 전계를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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