▒ 전자페이퍼 등에 응용


도쿄대학은 플래시 메모리와 같은 기본 구조를 갖추고, 유기 재료로 구성된 비휘발성 메모리 「유기 플래시 메모리」를 개발했다. 삭제 전압이 6V, 읽기 전압이 1V로 작은 것이 특징이다. 1,000번 이상의 쓰기/지우기를 반복할 수 있다.
Flexible한 성질을 갖추고 있으며, 메모리 보존 시간을 더 늘릴 수 있을 경우, 대면적 센서나 전자페이퍼 등의 대면적 전자제품 용도에 맞게 사용할 수 있게 된다고 한다.

이 유기 플래시 메모리를 개발한 것은 도쿄대학 대학원 공학계 연구과 전기계 공학전공 교수 소메야 타카오씨와 같은 조교인 세키타니 츠요시의 연구그룹. 2009년 12월 11일자 「Science」에 논문이 게재되었다.

소메야 등이 제작한 것은 PEN(Polyeethylene Naphthalate)수지를 기판으로서 그 위에 2T형의 메모리 셀을 26×26개의 배열로 늘어놓은 시트. 시트는 유연하여 곡률 반경 6mm까지 굽혀도 기계적, 전기적인 열화가 없다고 한다. 비휘발성 메모리로서의 동작도 확인하였다. 또한 이 메모리 배열을 압력 센서와 통합하여 압력 이미지를 시트 내에 유지할 수 있는 「지능형 압력 센서」도 제작했다.

이 메모리를 유기 플래시 메모리라고 부르는 것은 Si로 구성된 플래시 메모리와 같은 「Floating Gate 구조」의 트랜지스터를 사용하고 있기 때문이다. 구체적으로는 PEN 기판 위에 Al로 만든 컨트롤 게이트 전극, 절연막, Al제 Floating Gate, 절연막, 유기 반도체의 Petacene 그리고 Au제의 소스 전극과 게이트 전극으로 이루어져 있다.
절연막은 AlOx 외에 알킬 사슬(CH2-CH2-CH2-…)을 갖는 인산의 일종으로 구성된「자기조직화 단분자막(SAM)」으로 제작했다. SAM은 2nm 두께로 매우 얇다.

유기 재료를 이용한 비휘발성 메모리는 과거에도 제작한 예가 있다. 하나는 강유전체 재료를 이용한 것과 또 하나는 이번 같은 Floating Gate 구조의 것.
그런데, 강유전체 재료의 메모리는 쓰기/지우기 전압을 20V 이하로 하는 것이 쉽지 않다. Floating Gate 구조의 메모리도 삭제 전압 등이 높고, 또한 절연막의 두께가 흐트러짐으로써 메모리 특성이 흐트러져 대기에 노출될 경우 불안정하게 되는 것이 과제였다.
이번에 절연막에 두께 제어가 불필요한 SAM를 이용함으로써 불균일 특성이 억제되었다. 또한 이 SAM은 대기 중에서 안정하다고 한다.

남는 과제는 메모리 보존 시간이 1일로 아직 짧은 점.
다만, 이것은 소자를 미세화하거나 분자 길이가 긴 SAM을 사용함으로써 크게 개선할 수 있을 전망이라고 한다.

메모리 어레이를 제작한 PEN 시트

이 플라스틱 시트는 676 플래시 메모리 셀로 배열되어 있다.


메모리 어레이의 확대 사진

희게 보이는 것이컨트롤 게이트. 3개의 전극으로 구성되는 파란 부분이 펜타센.


지능형 압력 센서 시트 구성

아래부터 유기 메모리 시트, 압력 감응성이있는 고무시트, 전극 시트로 구성된다


<출처> Nikkei Electronics(日), 2009/12/14

Posted by TopARA

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