• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.203-204
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• 2005

PRAM (Phase change Random Access Memory) is one of the most promising candidates for next generation Non-volatile Memories. The Phase change material has been researched in the field of optical data storage media. Among the phase change materials $Ge_2Sb_2Te_5$(GST) is very well known for its high optical contrast in the state of amorphous and crystalline. However, the characteristics required in solid state memory are quite different from optical ones. In this study, the structural properties of GST thin films with composition were investigated for PRAM. The 100-nm thick GeTe and $Sb_2Te_3$ films were deposited on $SiO_2$/Si substrates by RF sputtering system. In order to characterize the crystal structure and morphology of these films, we performed x-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM).

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.118-119
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• 2005

PRAM (Phase Change Random Access Memory) is well known to use reversible phase transition between amorphous (high resistance) and crystalline (low resistance) states of chalcogenide thin film by electrical Joule heating. In this paper, we introduce a stack-type PRAM device with a novel GST/TiAlN structures (GST and a heating layer of TiAlN), and report its electrical switching properties. XRD analysis result of GST thin film indicates that the crystallization of the GST film start at about $200^{\circ}C$. Electrical property results such as I-V & R-V show that the phase change switching operation between set and reset states is observed, as various input electrical sources are applied.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2007.11a
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• pp.38-38
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• 2007

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.257-257
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• 2016

최근에 메모리의 초고속화, 고집적화 및 초절전화가 요구되면서 resistive random access memory (ReRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), phase change RAM (PRAM)등과 같은 차세대 메모리 기술이 활발히 연구되고 있다. 다양한 메모리 중에서 특히 resistive random access memory (ReRAM)는 빠른 동작 속도, 낮은 동작 전압, 대용량화와 비휘발성 등의 장점을 가진다. ReRAM 소자는 절연막의 저항 스위칭(resistance switching) 현상을 이용하여 동작하기 때문에 SiOx, AlOx, TaOx, ZrOx, NiOx, TiOx, 그리고 HfOx 등과 같은 금속 산화물에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 다양한 산화물 중에서 AlOx는 ReRAM의 절연막으로 적용되었을 때, 우수한 저항변화특성과 안정성을 가진다. 하지만, AlOx 박막을 형성하기 위하여 기존에 많이 사용되어지던 PVD (physical vapour deposition) 또는 CVD (chemical vapour deposition) 방법에서는 두께가 균일하고 막질이 우수한 박막을 얻을 수 있지만 고가의 진공장비 사용 및 대면적 공정이 곤란하다는 문제점이 있다. 한편, 용액 공정 방법은 공정과정이 간단하여 경제적이고 대면적화가 가능하며 저온에서 공정이 이루어지는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 sputtering 방법과 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서 메모리 특성을 비교 및 평가하였다. 먼저, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm를 성장시킨 후, electron beam evaporation으로 하부 전극을 형성하기 위하여 Ti와 Pt를 각각 10 nm와 100 nm의 두께로 증착하였다. 이후, 제작된 AlOx 용액을 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30 초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였고, 상부 전극을 형성하기 위해 shadow mask를 이용하여 각각 50 nm, 100 nm 두께의 Ti와 Al을 electron beam evaporation 방법으로 증착하였다. 측정 결과, 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서는 기존의 sputtering 방법으로 제작된 ReRAM에 비해서 저항 분포가 균일하지는 않았지만, 103 cycle 이상의 우수한 endurance 특성을 나타냈다. 또한, 1 V 내외로 동작 전압이 낮았으며 104 초 동안의 retention 측정에서도 메모리 특성이 일정하게 유지되었다. 결론적으로, 간단한 용액 공정 방법은 ReRAM 소자 제작에 많이 이용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.410-410
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• 2013

Next-generation nonvolatile memory (NVM) has attracted increasing attention about emerging NVMs such as ferroelectric random access memory, phase-change random access memory, magnetic random access memory and resistance random access memory (RRAM). Previous studies have demonstrated that RRAM is promising because of its excellent properties, including simple structure, high speed and high density integration. Many research groups have reported a lot of metal oxides as resistive materials like TiO2, NiO, SrTiO3 and ZnO [1]. Among them, the ZnO-based film is one of the most promising materials for RRAM because of its good switching characteristics, reliability and high transparency [2]. However, in many studies about ZnO-based RRAMs, there was a problem to get lower current level for reducing the operating power dissipation and improving the device reliability such an endurance and an retention time of memory devices. Thus in this paper, we investigated that highly reproducible bipolar resistive switching characteristics of W doped ZnO RRAM device and it showed low resistive switching current level and large ON/OFF ratio. This may be caused by the interdiffusion of the W atoms in the ZnO film, whch serves as dopants, and leakage current would rise resulting in the lowering of current level [3]. In this work, a ZnO film and W doped ZnO film were fabricated on a Si substrate using RF magnetron sputtering from ZnO and W targets at room temperature with Ar gas ambient, and compared their current levels. Compared with the conventional ZnO-based RRAM, the W doped ZnO ReRAM device shows the reduction of reset current from ~$10^{-6}$ A to ~$10^{-9}$ A and large ON/OFF ratio of ~$10^3$ along with self-rectifying characteristic as shown in Fig. 1. In addition, we observed good endurance of $10^3$ times and retention time of $10^4$ s in the W doped ZnO ReRAM device. With this advantageous characteristics, W doped ZnO thin film device is a promising candidates for CMOS compatible and high-density RRAM devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.11a
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• pp.112-115
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• 2003

There is a growing need for a nonvolatile memory technology with faster speed than existing nonvolatile memories. $T_c$(crystallization temperature) is confirmed by measuring the conductivity with the varying temperature. The sample is heated on the hotplate and slow down to the room-temperature. We prepared Te based alloy bulk. The materials can be used for nonvolatile random access memory.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.20 no.6 s.96
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• pp.62-69
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• 2005

세계 최고 권위의 반도체 시장 조사기관인 Gartner Dataquest는 2004년 세계 메모리시장 규모는 480억 달러로 2003년의 335억 달러 대비 43% 성장하였다고 보고하고있다[1]. 또한 DRAM은 55%, 플래시 메모리는 35%를 차지하고 있으며, 이들 두 메모리가 전체 메모리 시장을 양분하고 있다[1]. DRAM은 cost 및 random access가 가능하다는 장점을 가지고 있지만 휘발성이라는 단점을 가지고 있으며, 플래시 메모리는cost 및 비휘발성의 장점을 보유하고 있으나 random access가 불가능하다는 단점을 보유하고 있다. 하지만, PRAM은 DRAM과 플래시 메모리의 장점만을 융합한 통합형메모리로서, 현재 가장 각광받고 있으며 양산화에 가장 근접한 메모리이다. 본 고에서는 PRAM의 구조 및 동작특성, 개발동향 및 향후 전망에 대해 논의하고자 한다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.42 no.5 s.276
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• pp.326-332
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• 2005

Phase transformation effects on mechanical properties of $Ge_2Sb_2Te_5$, which is a promising candidate material for Phase Change Random Access Memory (PRAM), were studied. $Ge_2Sb_2Te_5$ thin films, which was thermally annealed with different conditions, were analyzed using XRD, AFM, 4-point probe method and reflectance measurement. As the temperature and the dwelling time increased, crystallity and grain size increased, which enhanced elastic modulus and hardness. Furthermore, N2 doping, which was used for better electrical properties, was proved to decrease elastic modulus and hardness of $Ge_2Sb_2Te_5$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.191-192
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• 2008

For phase transition method, good record sensitivity, low heat radiation, fast crystallization and hi-resolution are essential. Also, a retention time is very important part for phase-transition. In our past papers, we chose composition of $Ge_1Se_1Te_2$ material to use a Se factor which has good optical sensitivity than conventional Sb. Ge-Se-Te and Ag/$Ge_1Se_1Te_2$ samples are fabricated and irradiated with He-Ne laser and DPSS laser to investigate a reversible phase change by light. Because of Ag ions, the Ag layer inserted sample showed better performance than conventional one. We should note that this novel one showed another possibility for phase-change random access memory.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.132-133
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• 2006

PRAM (phase-change random access memory)은 전류 펄스 인가에 따른 기록매질의 비정질-결정질 간 상변화와 그에 동반되는 저항변화를 이용하는 차세대 비휘발성 메모리 소자로서 연구되어지고 있다. 본 논문에서는 $(GeTe)_x(Sb_2Te_3)$ pseudobinary line을 따르는 조성(x=0.5, 1, 2, 8)의 벌크 및 박막시료를 제작하고 원자-스케일의 구조적 상변화를 분석하였다. 열증착을 이용하여 Si 기판위에 200nm 두께의 박막을 형성, 질소분위기 하에서 100-450도 범위에서 열처리 하였다. XRD를 통해 열처리 온도에 따른 구조적 분석을 실시하였다. x=8의 조성을 제외한 전체 박막에 대해 열처리 온도 증가에 따라 fcc와 hexagonal 구조가 순차적으로 나타났으며 일부에서는 혼종의 상구조를 보였다. 특히, $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막에 대하여 EXAFS (extended x-ray absorption fine structure) 및 XPS를 이용하여 상변화의 원자-스케일 구조분석을 하였다.