In this study, we developed $ZrO_x$-based charge trap memristors for neuromorphic applications, and analyzed the electrical properties according to thin film properties and structures. In the $ZrO_x$-based single layer charge trap memristor, the current-voltage curves changed according to the power, temperature, and oxygen ratio during $ZrO_x$ deposition conditions. In particular, as the oxygen ratio of $ZrO_x$ decreased, the ratio of oxygen vacancies acting as trap sites increased, and the switching speed of the device is increased. Also, in the $AlO_x$ and $ZrO_x$ double layer charge trap memristors, the current-voltage curves were different depending on the location of $AlO_x$, and this was explained through the energy band diagram. In addition, the triple layer charge trap memristor of the $Pt$/$AlO_x$/$ZrO_x$/$AlO_x$/$Ti$ structure has non-volatile property and analog conductance change property required as a synaptic mimic device, and the switching speed increases as the oxygen ratio of decreases during the deposition of $ZrO_x$.
본 연구에서는 뉴로모픽 응용을 위한 $ZrO_x$ 기반 전하 트랩 멤리스터를 개발하고, 박막 물성과 구조에 따른 전기적 특성을 분석하였다. $ZrO_x$ 기반 단일층 차지 트랩 멤리스터에서 $ZrO_x$ 증착 조건 중 인가전력, 온도, 산소 비율에 따라 전류-전압 곡선에서 변화를 보였고, 특히 $ZrO_x$의 산소 비율이 감소함에 따라 트랩 사이트로 작용하는 산소 공공의 비율이 증가하며, 소자의 스위칭 속도가 빨라졌다. 또한, $AlO_x$와 $ZrO_x$의 이중층 전하 트랩 멤리스터에서 $AlO_x$의 위치에 따라 전류-전압 곡선이 달라졌으며, 이를 에너지 밴드 구조를 통해 설명하였다. $Pt$/$AlO_x$/$ZrO_x$/$AlO_x$/$Ti$ 구조의 삼중층 전하 트랩 멤리스터는 시냅스 모방 소자로서 필요한 비휘발성 특성과 아날로그 컨덕턴스 변화 특성을 가지며, $ZrO_x$의 증착 과정에서 산소 비율이 적어질수록 스위칭 속도가 빨라졌다.
