제 1 전극;상기 제1 전극 상에 위치하는 니오븀 산화물막을 구비하는 저항변화 산화물막;상기 저항변화 산화물막 상에 위치하는 제2 전극을 포함하되,상기 제2 전극은 상기 저항변화 산화물막에 접하는 계면이 상기 니오븀 산화물막으로부터 전달된 산소 이온에 의해 산화되어 형성된 전극 산화물막 및 산화되지 않은 부분을 포함하고,상기 전극 산화물막을 제외한 상기 저항변화 산화물막 내에 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 전극 산화물막에 접속하는 중간 저항 상태(IRS)인 제1 SET 상태, 및상기 저항변화 산화물막에 더하여 상기 전극 산화물막 내에도 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 제2 전극의 산화되지 않은 부분에 접속하는 저저항 상태(LRS)인 제2 SET 상태를 구현하는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

청구항 1에 있어서,상기 니오븀 산화물막은 Nb2O5-x (0003c#x003c#0.5)의 화학식으로 나타내어지는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

청구항 1에 있어서,상기 니오븀 산화물막은 Nb 3d 에너지 준위의 XPS 스펙트럼에서 Nb5+ 3d 3/2 및 3d 5/2의 두 개의 피크를 나타내는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

청구항 1에 있어서,상기 니오븀 산화물막은 정방정계(tetragonal) 다결정막인 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

청구항 1에 있어서,상기 제2 전극은 텅스텐막이고, 상기 전극 산화물막은 텅스텐 산화물막인 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

청구항 1에 있어서,상기 니오븀 산화물막과 상기 전극 산화물막은 접하는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

청구항 1에 있어서,상기 저항변화 산화물막은 상기 니오븀 산화물막과 상기 전극 산화물막 사이에 IGZO막을 더 포함하는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자.

제 1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 니오븀 산화물막을 구비하는 저항변화 산화물막; 상기 저항변화 산화물막 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 저항변화 메모리 소자를 제공하는 단계;제2 전극에 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 제2 전극은 상기 저항변화 산화물막에 접하는 계면이 상기 니오븀 산화물막으로부터 전달된 산소 이온에 의해 산화되어 형성된 전극 산화물막과 산화되지 않은 부분을 포함하도록 하는 단계;상기 제2 전극에 제1 SET 전압 이상 제2 SET 전압 미만의 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 전극 산화물막을 제외한 상기 저항변화 산화물막 내에 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 전극 산화물막에 접속하는 중간 저항 상태(IRS)인 제1 SET 상태로 변화시키는 단계;상기 제2 전극에 상기 제2 SET 전압 이상의 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 저항변화 산화물막에 더하여 상기 전극 산화물막 내에도 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 제2 전극의 산화되지 않은 부분에 접속하는 저저항 상태(LRS)인 제2 SET 상태로 변화시키는 단계; 및상기 제2 전극에 음의 바이어스 전압을 인가하여, 고저항 상태로 변화시키는 단계를 포함하는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.

청구항 8에 있어서,상기 니오븀 산화물막과 상기 전극 산화물막은 접하는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.

청구항 8에 있어서,상기 니오븀 산화물막은 Nb2O5-x (0003c#x003c#0.5)의 화학식으로 나타내어지는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.

청구항 8에 있어서,상기 니오븀 산화물막은 Nb 3d 에너지 준위의 XPS 스펙트럼에서 Nb5+ 3d 3/2 및 3d 5/2의 두 개의 피크를 나타내는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.

청구항 8에 있어서,상기 니오븀 산화물막은 정방정계(tetragonal) 다결정막인 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.

청구항 8에 있어서,상기 제2 전극은 텅스텐막이고, 상기 전극 산화물막은 텅스텐 산화물막인 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.

제 1 전극; 상기 제1 전극 상에 차례로 위치하는 니오븀 산화물막과 IGZO막을 구비하는 저항변화 산화물막; 상기 저항변화 산화물막 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 저항변화 메모리 소자를 제공하는 단계;제2 전극에 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 제2 전극은 상기 저항변화 산화물막에 접하는 계면이 상기 니오븀 산화물막으로부터 전달된 산소 이온에 의해 산화되어 형성된 전극 산화물막과 산화되지 않은 부분을 포함하는 단계;상기 제2 전극에 제1 SET 전압 이상 제2 SET 전압 미만의 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 전극 산화물막과 상기 IGZO막을 제외한 상기 니오븀 산화물막 내에 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 IGZO막에 접속하는 제1 중간 저항 상태로 변화시키는 단계;상기 제2 전극에 상기 제2 SET 전압 이상 제3 SET 전압 미만의 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 전극 산화물막을 제외한 상기 저항변화 산화물막 내에 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 전극 산화물막에 접속하는 제2 중간 저항 상태로 변화시키는 단계;상기 제2 전극에 상기 제3 SET 전압 이상의 양의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 저항변화 산화물막에 더하여 상기 전극 산화물막 내에도 형성된 산소공공 전도성 필라멘트가 상기 제2 전극의 산화되지 않은 부분에 접속하는 저저항 상태(LRS)로 변화시키는 단계; 및상기 제2 전극에 음의 바이어스 전압을 인가하여, 고저항 상태로 변화시키는 단계를 포함하는 멀티-레벨 저항 변화 메모리 소자 동작방법.