강유전체 터널 접합 소자 및 이를 포함하는 메모리 장치
FERROELECTRIC TUNNEL JUNCTION DEVICE AND MEMORY DEVICE COMPRISING THE SAME
특허 요약
본 발명은 자가 정류 특성 및 비선형 전류-전압 특성을 가지며, 높은 온오프 비율(on/off current ratio)를 갖는 강유전체 접합 소자 및 이를 포함하는 메모리 장치에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

하부 전극;상기 하부 전극 상에 위치하며 강유전체를 포함하는 강유전층;상기 강유전층 상에 위치하며 상기 강유전체보다 에너지 밴드갭(Eg)이 큰 제1유전체를 포함하는 제1유전층;상기 제1유전층 상에 위치하며 상기 강유전체보다 에너지 밴드갭(Eg)이 작은 제2유전체를 포함하는 제2유전층; 및 상기 제2유전층 상에 위치하는 상부 전극을 포함하고, 상기 하부 전극의 일함수는 상기 상부 전극의 일함수보다 큰 것이고,상기 하부 전극은 Pt, Ir, Mo2N, MoOx, RuOx 및 IrOx로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 상부 전극은 Sc, TaN, Ta, W, Ti, Mo 및 TiN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,상기 하부 전극에서 상기 상부 전극 방향으로 흐르는 전류가 억제되는 자가 정류 특성을 가지며,하기 수학식 1을 만족하는 강유전체 터널 접합(FTJ) 소자:[수학식 1]상기 수학식 1에서, χFE는 상기 강유전체의 전자친화도이고, χ2는 상기 제2유전체의 전자친화도이고, φBE는 상기 하부 전극의 일함수이고, φTE는 상기 상부 전극의 일함수이다.

2

청구항 1에 있어서,상기 강유전체는 하기 화학식 1로 표시되는 것인 강유전체 터널 접합 소자:[화학식 1]Hf1-xMxO2 상기 화학식 1에서, M은 Zr, Si, Al, Y, Sr, La 및 Gd 중 어느 하나 이상이고, x는 0.01 이상 0.99 이하이다.

3

청구항 1에 있어서,상기 강유전체는 하기 화학식 2로 표시되는 것인 강유전체 터널 접합 소자:[화학식 2]Hf1-xZrxO2 상기 화학식 2에서, x는 0.4 이상 0.6 이하이다.

4

삭제

5

삭제

6

청구항 1에 있어서,상기 제1유전체는 Al2O3 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 강유전체 터널 접합 소자.

7

청구항 1에 있어서,상기 제2유전체는 TiO2, MoO3, WO3 및 Ta2O5로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 강유전체 터널 접합 소자.

8

청구항 1에 있어서,상기 강유전층의 두께는 0.5 내지 10 nm인 것인 강유전체 터널 접합 소자.

9

청구항 1에 있어서, 상기 제1유전층의 두께는 0.1 내지 5 nm인 것인 것인 강유전체 터널 접합 소자.

10

청구항 1에 있어서,상기 제2유전층의 두께는 5 내지 30 nm인 것인 강유전체 터널 접합 소자.

11

삭제

12

청구항 1에 따른 강유전체 터널 접합 소자를 포함하는 메모리 장치.

13

청구항 12에 있어서,상기 메모리 장치는 상기 강유전체 터널 접합 소자를 복수개 포함하는 크로스바 어레이 구조인 것인 메모리 장치.