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보고서 상세정보

초저전압 mV 구동 멤리스터용 분자운동성 이온결정 소재 개발
Development of extremely low voltage (mV) driving memristor based on ionic crystals with molecular motion.

  • 과제명

    초저전압 mV 구동 멤리스터용 분자운동성 이온결정 소재 개발

  • 주관연구기관

    성균관대학교
    SungKyunKwan University

  • 연구책임자

    박남규

  • 참여연구자

    정현석   이장식   이동화  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-11

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201600001221

  • 과제고유번호

    1711027178

  • 키워드

    분자운동성,이온결정,멤리스터,결정화학,조립화학,제일원리,분자동역학,상장모델Molecular motion,ionic crystal,memristor,crystal chemistry,combinatorial chemistry,first-principles,molecular dynamics,phase field modeling

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    IV. Pre-research results
    We developed small-sized photovoltaic device for the first time which converts light into electric cu...

    IV. Pre-research results
    We developed small-sized photovoltaic device for the first time which converts light into electric current by absorbing molecular dynamic ion crystal material on TiO2 surface, and recorded 1141 citations since we reported it on Aug. 2012. In addition to it, we synthesized lead iodide ion crystal for the first time whose A site is composed of ethyl ammonium with longer chain length than that of methyl ammonium used in previous research, and we interpreted the crystal structure of it.
    Movement of ionic defects inside the ion crystal was examined by analyzing current accumulation, surface composition and changes in electric properties through topography and surface potential mapping gained from CAFM and K-PFM.
    We focused on high on/off resistance ratio of previous memristor using molecular dynamic ion crystal materials, and enhanced its performance from 60 times of endurance and about 170 seconds of retention to 350 times and about 11000 seconds by improving solution process, composition and microstructure. Production of data storage device is also enabled which is optimized to each criteria by quantifying controllable value of operating voltage following ratio of organic material and inorganic material.
    We replaced previously reported unflexible SiO2/Si substrate to flexible COP film substrate, made the device, and examined it. As a result, flexible memristor device was successfully produced and it showed almost equivalent properties even on repeated bending condition to that of device with SiO2/Si substrate.
    Moreover, our researchers possess synthesizing techniques of high density memristor device using anodizing aluminum nano template mask, and the following examining techniques where nano-sized examination is available. The electric properties of synthesized nano-sized memristor device are examined through C-AFM. We found repetition of high and low resistance state by examining I-V property, which is a typical property of memristor.
    We also synthesized memristor having cross-junction shape by solid polymer electrolyte, and low-cost synthesis of device at ambient temperature is found to be possible.


    ○ 제일원리계산과 상장모델에 기반을 둔 계산과학을 통해 저전력 멤리스터 소재를 예측 선정
    ○ 선행연구 기반 멤리스터 특성이 우수한 소재의 결합특성 분석 및 이해를 통해 새로운 결정 소재 선정 기준 확보
    ○ 유기분자가 이온...

    ○ 제일원리계산과 상장모델에 기반을 둔 계산과학을 통해 저전력 멤리스터 소재를 예측 선정
    ○ 선행연구 기반 멤리스터 특성이 우수한 소재의 결합특성 분석 및 이해를 통해 새로운 결정 소재 선정 기준 확보
    ○ 유기분자가 이온결정 격자 내에서 운동성을 가질 수 있는 geometry 및 화학결합 를 local structure 고려하여 안정성과 소자 특성이 우수한 분자운동성 이온결정 소재 및 원천핵심 특허 확보 계획 수립
    ○ Dielectric property, switching mechanism 등을 조절하여 기존 멤리스터의 단점 개선 방안 마련
    ○ 분자운동성 이온결정소재 기반 고품질 대면적 박막형성 공정 개발 계획 확보
    ○ 논리저장용량 및 지속시간의 증가를 위한 정밀한 조성비 및 두께 제어 기술 확보방안 수립
    ○ 멤리스터 소자 크기 소형화 및 플렉시블 소자 설계기술 연구 개발 계획 수립
    ○ 향후 관련분야 선두에 있는 타 기관 및 외국인 연구자와 공동연구를 추진하여 과제수행 시 자문 및 연구수행 방향 설정에 대한 의견 교환 계획 확보


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 15
    7. 목차 ... 18
    8. 제1장 先기획연구 개요 ... 20
    9. 제1절 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 20...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 15
    7. 목차 ... 18
    8. 제1장 先기획연구 개요 ... 20
    9. 제1절 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 20
    10. 1. 先기획연구의 목적 ... 20
    11. 2. 先기획연구의 필요성 ... 21
    12. 제2절 대상 소재기술의 정의 및 개념 ... 24
    13. 제2장 기술개발 현황 및 조사·분석 ... 25
    14. 제1절 국내·외 기술개발 현황 ... 25
    15. 1. 국내 기업 및 대학의 대학의 멤리스터 기술 수준 ... 25
    16. 2. 국내외 멤리스터 연구 현황 ... 26
    17. 3. 소재별 기술 현황 ... 30
    18. 제2절. 선행 연구 조사·분석 및 시사점 ... 32
    19. 1. 연구사례 조사 분석 및 시사점 ... 32
    20. 2. 특허·논문 사례 분석 ... 33
    21. 3. 논문 사례 분석 ... 36
    22. 제3장 기술개발 목표 및 내용 ... 38
    23. 제1절 원천특허 포트폴리오 ... 38
    24. 1. 지재권 확보 가능성 및 기술 경쟁력 분석 ... 38
    25. 2. 분자운동성 이온결정 멤리스터용 소재(핵심기술 1) ... 39
    26. 3. 분자운동성 이온결정 제외한 멤리스터용 소재(핵심기술 2) ... 45
    27. 4. 공정기술(핵심기술 3) ... 49
    28. 5. 비휘발성 메모리 소자(핵심기술 4) ... 53
    29. 제2절 연구개발내용 및 범위 ... 59
    30. 1. 결정화학 엔지니어링(crystal chemistry engineering) 기법을 이용한 분자운동성 이온결정 소재 합성 ... 59
    31. 2. 고속 스위칭 특성 ... 68
    32. 3. 조합소재개발 (Combinatorial Material Synthesis) 기반의 신조성 분자운동성 이온결정 소재 디스커버리 ... 69
    33. 4. 분자단위 조작을 통한 미세조정 제어기술 ... 72
    34. 5. 원자층 증착법(ALD) ... 74
    35. 6. 분자단위 조작을 통한 미세조정 제어기술 ... 74
    36. 7. 결정화학 엔지니어링 기반 분자운동성 이온결정 소재 개발의 연구개발 내용 및 범위 ... 76
    37. 8. High-throughput 계산을 통한 저 구동전압 멤리스터 소재군 발굴 ... 80
    38. 9. High-throughput 계산을 통한 저 구동전압 멤리스터 소재군 발굴 연구개발 내용 및 범위 ... 95
    39. 10. 분자운동성 이온결정 소재를 이용한 멤리스터 소자 구조 설계 ... 96
    40. 11. 분자운동성 이온결정 소재를 이용한 멤리스터 소자 제작 ... 99
    41. 12. 분자운동성 이온결정 소재를 이용한 멤리스터의 전기적 특성 평가 및 신뢰성 확보 ... 102
    42. 13. 전류-전압 측정 ... 103
    43. 14. 유연성 테스트 ... 104
    44. 15. 멀티레벨 측정 ... 106
    45. 16. 분자운동성 이온결정 소재 기반 멤리스터 제작 및 신뢰성 향상 기술의 연차별 연구개발 내용 및 범위 ... 108
    46. 제3절 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 110
    47. 1. 분자운동성 이온결정 소재 멤리스터 기술의 원천성 ... 110
    48. 2. 분자운동성 이온결정 소재 멤리스터 기술의 혁신성 ... 111
    49. 제4절. 국자 소재 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 112
    50. 1. 정부연구개발투자 방향 및 기준 ... 112
    51. 2. 국내 R&D 투자동향 및 정부 연구 개발투자 중점 추진 분야 ... 113
    52. 3. 소재, 나노 기술 분야 투자 방향 및 정책 목표 ... 113
    53. 4. 분자운동성 이온결정 소재 멤리스터 개발과 정부 시책 ... 114
    54. 제5절 先연구내용 및 결과 ... 115
    55. 1. 분자운동성 이온결정 소재를 이용한 소체형 포토볼타익소자 최초개발 ... 115
    56. 2. Ethylammonium lead iodide 분자 운동성 이온결정 소재 합성 ... 115
    57. 3. 이온결합 이동의 직접관찰 ... 116
    58. 4. High-throughput 및 분자동역학 계산을 이용한 분자운동성 이온결정 소재 특성 예측 ... 118
    59. 5. 분자운동성 이온결정 소재를 이용한 다중 저항 멤리스터 개발 ... 122
    60. 6. 나노 템플레이트 마스크를 이용한 고집적 멤리스터 소자 개발 ... 123
    61. 7. 나노 사이즈 기반 멤리스터 소자의 측정 기술 ... 124
    62. 8. 고체 고분자 전해질(solid polymer electrolyte, SPE) 소재 멤리스터의 플렉시블 메모리 활용 가능성 탐색 ... 126
    63. 제4장 先기획연구 활동 추진 내용 ... 127
    64. 제1절 先기획연구 추진 체계 ... 127
    65. 제2절 先기획연구 방법론 ... 127
    66. 1. 기술정보수집 ... 127
    67. 2. 전문가 확보 ... 127
    68. 3. 타기관과의 협조 방안 ... 128
    69. 제3절. 先기획연구 활동 내용 ... 128
    70. 제5장 기대성과 및 활용 계획 ... 140
    71. 제1절 기대성과 ... 140
    72. 1. 멤리스터 관련 원천 소재 기술 확보 ... 140
    73. 2. 반도체 소재 및 공정 혁신 ... 140
    74. 3. 새로운 연구방법론 제시 ... 140
    75. 제2절 상용화 예상 분야 ... 141
    76. 1. 멤리스터 관련 원천 소재 기술 및 시장 확보 ... 141
    77. 2. 기기 최적화 멤리스터 및 다양한 사양의 멤리스터 제작 기술 ... 141
    78. 3. 플렉서블, 웨어러블 디바이스로의 적용 ... 141
    79. 제3절 경제성 분석 ... 142
    80. 제6장 참고문헌 ... 145
    81. 끝페이지 ... 146
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
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