1/f Noise Scaling Analysis in Unipolar-Type Organic Nanocomposite Resistive Memory

본 논문에서 유기 나노 혼합물 저항변화 메모리 물질인 PI:PCBM의 노이즈 특성을 연구한 결과를 기술하였다. 여러 중간 저항 상태(intermediate resistive state)와 음의 미분저항(negative differential resistance)이 나오는 전압 영역에서의 전류 요동이 측정되었다. 전류 요동에서 관측된 1/fγ 타입 노이즈를 분석한 결과 percolation 현상과 관련된 상대적 파워스펙트럼 밀도(relative power spectral density)와 저항 사이의 멱급수 관계(power law)를 확인하였다. 간단한 선형 관계식으로 전하 덫(charge trap)에서의 전하 잡힘-풀림(charge trapping-detrapping)을 고려하여 percolation 현상과 음의 미분저항이 인가전압에 의한 전도 상 비율 (conductive phase fraction) 조절로 이해될 수 있다는 것을 밝혔다.

Abstract: We studied noise characteristics of a nanocomposite of polyimide (PI) and phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) (denoted as PI:PCBM), a composite for the organic nonvolatile resistive memory material. The current fluctuations were investigated over a bias range that covers various intermediate resistive states and negative differential resistance (NDR) in organic nanocomposite unipolar resistive memory devices. From the analysis of the 1/fγ type noises, scaling behavior between the relative noise power spectral density and resistance was observed, indicating a percolating behavior. Considering a linear rate equation of the charge trapping-detrapping at traps, the percolation behavior and NDR could be understood by the modulation of the conductive phase fraction with an external bias. This study can enhance the understanding of the NDR phenomena in organic nanocomposite unipolar resistive memory devices in terms of the current path formation and the memory switching.

Authors: Younggul Song(서울대), Hyunhak Jeong(서울대), Jingon Jang(서울대), Tae-Young Kim(서울대), Daekyoung Yoo(서울대), Youngrok Kim(서울대), Heejun Jeong(한양대), Takhee Lee(서울대)*

ACS Nano, Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.5b03168
Publication Date (Web): June 30, 2015