With the emergence of ‘internet of things’ era, there is an increasing demand for thin-film-transistor-based memory devices to be made flexible. Nevertheless, it has been challenging, due to the scarcity of flexible dielectric materials with insulating properties sufficient to build a memory device. Here we report thin-film-transistor-based flexible memory consisting of three-stacked polymer dielectric films prepared by initiated chemical vapor deposition. Among the trilayer stack, high-k polymer dielectric is used as a charge-trapping layer and the others work as tunneling and blocking dielectric layers, respectively. From their superior dielectric characteristics and well-designed structure, we can demonstrate flexible memory, which can withstand flexural strain of up to 2 %, while still having a significantly long projected retention time of more than 50 years. It is worth to note that the proposed memory is virtually impossible to erase electrically before being destructed by a high voltage; this unique property allows the proposed memory to be used in specialized applications requiring anti-forgery, etc. While electrically non-erasable, the proposed memory can be rewritable through UV-erasing method thanks to the UV photon absorption of the organic channel used in this work. From these characteristics, the proposed memory can play a role as non-volatile memory in emerging applications that can benefit from various form-factors.
사물인터넷(IoT) 시대가 도래하면서, 유연한 메모리 소자의 구현에 대한 필요가 늘고 있다. 이에, 다양한 신소재를 이용한 박막트랜지스터 기반 메모리에 대한 많은 연구가 진행 되어 있다. 그럼에도 불구하고, 메모리로 활용하기에 충분한 절연 특성을 지닌 유연한 절연체의 부족으로 인해, 지금까지 유연한 메모리의 실현은 도전적 과제가 되어왔다. 본 연구에서는, 개시제를 이용한 화학 기상 증착(iCVD) 공정을 통해 형성되는 고분자 절연막을 이용하여 박막트랜지스터 기반 유연 메모리를 구현한다. 특히 전하 트랩 플래시 메모리의 구조와 유사하게, 게이트 절연막을 삼층구조의 고분자 절연막으로 대체한다. 세 개의 고분자층 중, 높은 유전 상수를 가지는 유기 절연체를 전하 트래핑 층으로 사용하며, 다른 층들은 각각 전하의 터널링 및 블로킹을 담당한다. 우수한 절연 특성과 합리적으로 설계된 구조를 통해, 최대 2 %의 굴곡 변형률을 견딜 수 있고 50년 이상의 매우 긴 기간 동안 저장된 정보를 유지 할 수 있는 메모리의 구현이 가능하다. 또한, 제안 된 메모리는 파괴되기 전까진 전기적으로 기억내용이 지워지지 않아, 보안 용도의 반영구적인 메모리로서 동작이 가능하다. 전기적으로는 기억된 내용의 소거가 불가능하지만, 채널로 쓰인 유기반도체층의 UV 광흡수와 전하 터널링을 활용한 메모리 소거가 가능하다. 이러한 독특한 특성들과 유기채널-고분자절연층의 우수한 유연성을 고려할 때, 다양한 형태를 가지는 차세대 전자 제품에서 특수 용도의 비 휘발성 메모리로서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다.
