Resistance random access memory (RRAM) composed of stacked aluminum (Al)/InGaZnO(IGZO)/Al is investigated with different gallium concentrations. It is widely known that the increased concentration of gallium on IGZO reduces off-state current of transistors due to a decrease of oxygen vacancy (VO). As employing the previous results about thin film transistors, from the analysis of electrical properties, it is demonstrated that the controlled VO leads to bipolar resistive switching (BRS) characteristics. The stoichiometric ratio (x) of gallium in the InGaxZnO is varied from 0 to 4 for intentional control of the concentration of the VO, which influences the electrical characteristics of the RRAM. No Ga in the IGZO (x=0) significantly increases the value of VO and leads to a breakdown of the IGZO. In contrast, a high Ga concentration (x=4) suppresses the generation of VO; hence, resistive switching is disabled. Thus, the optimization for controlling the concentration of VO is necessary. The optimal value of x is 2 in terms of IGxZO. Accordingly, enduring RRAM characteristics are achieved.
디스플레이의 응용을 위해 투명하고 휘어지는 트랜지스터의 채널물질로 비정질 In-Ga-Zn-O (IGZO)가 주목 받고 있다. 그 중에서 IGZO 물질의 갈륨의 농도를 바꾸어서 트랜지스터의 누설 전류를 조절하였던 선행 논문들을 응용하여서, 갈륨의 농도를 조절하여 oxygen vacancy의 농도를 조절하고, oxygen vacancy 농도의 따른 RRAM 소자의 저항변화 성질이 나타남을 확인하고, 갈륨의 농도에 따른 RRAM 소자의 전기적 특성에 차이를 분석하였다. Unipolar 저항변화의 경우 oxygen vacancy의 형성이 많이 될수록 더 균일한 메모리 특성을 가짐을 확인하였다. Bipolar 저항변화의 경우 oxygen vacancy의 생성이 가장 많을 때는 전기적으로 metallic 특성을 쉽게 가졌고, bipolar 저항변화 현상이 나타나지 않고 전기적인 breakdown 현상만 관찰되었다. 반대로, oxygen vacancy 생성을 너무 많이 억제했을 경우에는 전기적으로 유전체의 특성을 가져 저항변화 현상이 나타나지 않았다. x=0.5~2 사이의 저항변화 현상이 나타났는데, oxygen vacancy의 생성이 억제 될 때 저항 변화가 더 높은 전류 값에서 일어났다. 또한 5 V 전압에서 동작시켰을 때 In:Ga:Zn=1:2:1 일 경우, 저항변화를 반복하였을 때 저항변화의 분포가 일정함을 확인해서 메모리소자로써 가장 활용도가 높은 조성비인 것도 검증하였다.
