In-situ 분석을 통한 모드 전이형 멤리스터의 전기 전도 메커니즘 규명
In-situ Investigation of Electrical Conduction Mechanisms in Dual-Mode Memristors
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초록
본 연구에서는 하나의 MIM 구조 내에서 강유전성과 저항성 스위칭 특성을 선택적으로 구현할 수 있는 이중 모드 멤리스터를 제안하였다. 비가역적 모드 전이를 통해 소자는 강유전성 멤리스터로 먼저 동작한 후, 안정적인 저항성 멤리스터로 전환된다. In-situ방식의 I-V 피팅 결과, 강유전성 모드에서는 DT-FN 터널링 및 Poole-Frenkel 방출이, 저항성 모드에서는 SCLC 메커니즘이 지배적으로 작용함을 확인하였다. 하나의 소자 내에서 전도 및 기억 특성을 선택적으로 제어할 수 있다는 점은 단기 및 장기 기억 특성이 동시에 요구되는 PIM 기반 인공지능 컴퓨팅 구조에 유망한 차세대 메모리 후보임을 시사한다.
Abstract
In this study, we propose a dual-mode memristor capable of selectively exhibiting both ferroelectric and resistive switching behaviors within the same MIM structure. The irreversible mode transition enables the device to operate first as a ferroelectric memristor and then as a stable resistive memristor. In-situ I-V fitting confirms that DT-FN tunneling and Poole-Frenkel emission dominate the ferroelectric mode, while SCLC governs the resistive mode. This selective controllability of conduction and memory properties within a single device demonstrates its potential for next-generation memory applicable to PIM-based AI computing architectures requiring both shortand long-term memory functions.