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ZnO박막과 ZnO에 Al을 농도를 달리한 박막의 PL측정과 분석

1. 소개순수한 ZnO 박막은 n-type 반도체 물질로 Zn과 내부에 다양한 결함들이 존재한다. ZnO 박막의 결함 종류로는 Zn과 O의 공공과 침입형 불순물 자리에 위치하는 Zn과 O등이 있다. Zn과 O가 1:1-x 의 비로 혼합되어 있기 때문에 ZnO 내에 일정 수의 산소 공공이 존재한다. ZnO에 3가 이온인 3인 Al을 도핑 시키면 Zn과 Al 이온의 크기 차이가 크지 않기 때문에 일부 Zn2+ 이온이 Al 이온과 치환 된다. ZnO 박막에서 Zn2+ 이온과 치환 된 3가 이온, 그리고 산소 공공은 잉여 전자의 제공원으로 작용한다. ZnO 박막에 잉여 전자가 증가하면 전자의 농도와 밴드갭이 증가한다.본 실험에서는 Al의 도핑 농도 변화가 ZnO 및 AZO 박막에 미치는 전기적 특성 및 광학적 특성을 알아보기 위해 PL 측정을 하였다.fig.1 ZnO 격자의 3차원 구조2. 실험2.1 PL 분광법(Photoluminescence spectroscopy)PL 분광법은 레이저와 같은 단색광의 에너지를 이용하여 시편의 전자를 여기 시켰다가 전자가 안정화 되면서 에너지를 방출할 때 발생하는 빛의 파장을 분석하는 방법이다. 물질의 구조나 전자의 상태를 파악할 수 있으며, 빛의 양자 에너지를 이용한 시편의 발광을 이용한다. PL 측정을 위한 레이저는 측정하고자 하는 샘플과 알고자하는 특정 영역의 파장에 따라 매우 다양하게 사용할 수 있다. 본 실험은 RT에서 측정하였다.fig.2 파장값에 따른 빛의 종류fig.3 PL 분광기의 모식도2.2 측정 및 분석시편에 레이저를 조사하여 시편의 전자를 여기시켜 안정화 되면서 발생하는 광 방출의 강도를 intensity로 나타낸 결과 fig.3과 같이 나타났다. ZnO 시편의 경우 370~400nm 파장의 PL intensity가 가장 높게 나왔으며, AZO 5at% 시편은 370~390nm 파장대역에서, AZO 10at% 시편은 370nm 파장에서 가장 높게 나왔다. fig.2를 참조하면, 세 시편에서 방출된 빛은 대부분 UV인 것을 알 수 있다. AZO 10at% 시편의 PL intensity는 노이즈가 매우 심하고 다른 시편에 비해 peak intensity가 매우 낮게 나왔다. 방출 스펙트럼과 빛의 파장대역을 비교하여 보면 가시광 영역에서 녹색광과 청색광도 방출됨을 알 수 있다.fig.4 PL 분광장치로 얻은 시편에서 방출된 빛의 파장별 intensity.각 파장대역 별로 얻어진 peak intensity를 바탕으로 각 시편의 밴드갭을 계산해 보았다. 계산 방법은 intensity가 가장 높게 나온 peak이 나온 파장 5개의 평균값을 시편의 밴드갭에 해당하는 방출 파장으로 하였다. AZO 10at% 시편의 경우 최고 값이 371nm 였고 나머지 peak은 매우 낮았기 때문에 최고 값만 고려하였다.ZnO : 384 nmAZO 5at% : 373 nmAZO 10at% : 372 nm빛의 파장을 에너지로 환산하면 1eV=1240nm 이므로 위의 세 시편의 방출 파장을 에너지로 계산하면,ZnO : 3.24eVAZO 5at% : 3.32 eVAZO 10at% : 3.33 eV이다.ZnO의 밴드갭의 문헌 값은 3.37eV 인데 본 실험에서는 그보다 다소 작게 나왔다. 도핑 농도를 5%, 10%로 달리하여 제작한 시편이 도핑하지 않은 시편보다 약 0.1eV 가량 큰 밴드갭을 가진 것으로 나타났다. 도핑 농도 변화에 따른 밴드갭 변화는 10at% 시편이 5at% 시편보다 밴드갭이 0.001eV 더 컸으며 이것을 파장으로 환산하면 대략 1nm이다. 재료의 밴드갭에 영향을 주는 요소는 물질의 형태(벌크, 박막, 나노입자 등)와 결합된 원소의 수(분자크기) 등인데 똑같이 100nm 두께로 증착한 박막이므로 ZnO에 도핑 된 Al이 밴드갭 변화에 가장 큰 영향을 주었다고 볼 수 있다. 시편에서 방출된 파장에서 밴드갭 계산에 고려할 만큼 높은 peak으로 나온 파장대역이 시편마다 차이가 컸기 때문에 문헌 값이나 다른 실험자들의 실험값과 차이가 나타난 것으로 보인다. 세가지 시편의 PL 측정을 통해 도핑 농도가 증가함에 따라 밴드갭 역시 증가하는 것을 확인 하였다.

공학/기술| 2010.01.04| 4페이지| 2,000원| 조회(745)

분광법, PL, PHOTOLUMINESCENCE, ZnO, 도핑, 밴드갭, 밴드갭 ..

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ZnO, Al 도핑한 ZnO 박막의 홀 계수 측정과 분석

1. 소개순수한 ZnO 박막은 n-type 반도체 물질로 Zn과 내부에 다양한 결함들이 존재한다. ZnO 박막의 결함 종류로는 Zn과 O의 공공과 침입형 불순물 자리에 위치하는 Zn과 O등이 있다. Zn과 O가 1:1-x 의 비로 혼합되어 있기 때문에 ZnO 내에 일정 수의 산소 공공이 존재한다. ZnO에 3가 이온인 3인 Al을 도핑 시키면 Zn과 Al 이온의 크기 차이가 크지 않기 때문에 일부 Zn2+ 이온이 Al 이온과 치환 된다. ZnO 박막에서 Zn2+ 이온과 치환 된 3가 이온, 그리고 산소 공공은 잉여 전자의 제공원으로 작용한다. ZnO 박막에 잉여 전자가 증가하면 전자의 농도와 밴드갭이 증가한다.2. 실험본 실험에서는 Al의 도핑 농도 변화가 ZnO 및 AZO 박막에 미치는 전기적 특성을 알아보기 위해 홀 계수 측정을 하였다. ZnO, Al 5at% doped ZnO(AZO 5at%), Al 10at% doped ZnO(AZO 10at%) 세 시편을 사용하였으며 얻어진 데이터만으로 시편의 종류를 알아내기 위해 각 시편에 표기를 하지 않고 실험을 진행하였다.fig.1 ZnO 격자의 3차원 구조fig.2 홀계수 측정장치, 시편을 위치시키는 홈(중앙)과 시편에 자계를 가하는 영구자석(우측)fig.3 시편(중앙)과 시편을 고정하는 4개의 프로브가 장착된 기판.좌측 상단부터 시계방향으로 a, b, c, d로 포인트를 찍어 각각 측정하였다.3. 측정 및 분석홀 효과는 전류와 자기장에 의해 반도체 물질에 나타나는 효과이다. 시료에 인가된 전계(Ex)에 수직한 방향으로 자기장(Bx)을 인가하면, 자기장의 방향에 수직하게 걸리는 전압을 홀 전압(VH)이라 하며, 이 효과를 홀 효과라 한다.electrical resistivity와 홀 계수는 Van der pauw method를 이용해 측정된다. 캐리어 농도 N과 홀 모빌리티는 electrical resistivity와 홀 계수로부터 다음 관계를 이용하여 계산할 수 있다.eq.1)eq.2)q: 전하량RH : 홀 계수N : 캐리어 농도: 비저항table.1의 실험에서 얻어진 데이터를 이용하여 모빌리티와 캐리어 농도를 구해보았다.table.1 실험에 사용한 미지의 세 시편의 홀 측정 결과I(mA)7.5B0.550D0.100D_T0.100MN1000T(K)300Nb-6.009E+20u1.501E+01rho()6.923E-04RH-1.039E-02RHA-1.038E-02RHB-1.039E-02NS-6.009E+15sigma1.444E+03delta6.264E-02alpha9.301E-01VabVbcVacVmacV-macVcdVdaVbdVmbdV-mbd+-110.465-118.8038.3317.4558.312-110.487-118.7908.3348.2847.427-110.466118.750-8.260-7.360-8.216110.449118.748-8.262-8.210-7.352A.I(mA)1.300B0.550D0.100D_T0.100MN1000T(K)300Nb-6.669E+10u2.919E+01rho()3.207E-03RH-9.360E-02RHA-9.384E-02RHB-9.336E-02NS-6.669E+14sigma3.118E+02delta5.148E-01alpha7.171E-01VabVbcVacVmacV-macVcdVdaVbdVmbdV-mbd+-108.119-77.496-30.355-31.024-29.682-108.136-77.500-30.350-29.686-31.025--31.02577.65330.52031.17829.837108.19877.63530.53429.86131.192B.I(mA)1.300B0.550D0.100D_T0.100MN1000T(K)300Nb-4.069E+20u5.021E+00rho()3.055E-03RH-1.534E-02RHA-1.610E-02RHB-1.458E-02NS-4.069E+15sigma3.273E+02delta8.437E-02alpha7.528E-01VabVbcVacVmacV-macVcdVdaVbdVmbdV-mbd+-75.684-100.67024.92524.87624.876-75.759-100.65724.81324.99224.777-75.961100.711-24.579-24.545-24.77875.822100.767-24.787-24.929-24.727C.table.2 측정 데이터를 바탕으로 얻은 세 시편의 캐리어 농도와 홀 모빌리티ABCN(/cm3)6.015x10206.677x10194.074x1020(cm2/Vs)15.00929.1885.022얻어진 모빌리티를 이용하여 전도도를 구해본 결과 실제 측정값(sigma)과 동일한 값으로 나오는 것을 확인함.캐리어 농도 비교 : B

공학/기술| 2010.01.04| 4페이지| 2,000원| 조회(889)

ZnO, 홀, 홀 측정, 홀 계수, AZO, Al 도핑

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ZnO박막과 Al 도핑한 ZnO박막의 PL, 홀계수, 엘립소미터 측정 및 분석

1. 소개순수한 ZnO 박막은 n-type 반도체 물질로 Zn과 내부에 다양한 결함들이 존재한다. ZnO 박막의 결함 종류로는 Zn과 O의 공공과 침입형 불순물 자리에 위치하는 Zn과 O등이 있다. Zn과 O가 1:1-x 의 비로 혼합되어 있기 때문에 ZnO 내에 일정 수의 산소 공공이 존재한다. ZnO에 3가 이온인 3인 Al을 도핑 시키면 Zn과 Al 이온의 크기 차이가 크지 않기 때문에 일부 Zn2+ 이온이 Al 이온과 치환 된다. ZnO 박막에서 Zn2+ 이온과 치환 된 3가 이온, 그리고 산소 공공은 잉여 전자의 제공원으로 작용한다. ZnO 박막에 잉여 전자가 증가하면 전자의 농도와 밴드갭이 증가한다.본 실험에서는 Al의 도핑 농도 변화가 ZnO 및 AZO 박막에 미치는 전기적 특성 및 광학적 특성을 알아보기 위해 PL 측정, 홀 측정, 엘립소미터 측정을 하였다.fig.1 ZnO 격자의 3차원 구조2. 실험2.1 PL 분광법(Photoluminescence spectroscopy)PL 분광법은 레이저와 같은 단색광의 에너지를 이용하여 시편의 전자를 여기 시켰다가 전자가 안정화 되면서 에너지를 방출할 때 발생하는 빛의 파장을 분석하는 방법이다. 물질의 구조나 전자의 상태를 파악할 수 있으며, 빛의 양자 에너지를 이용한 시편의 발광을 이용한다. PL 측정을 위한 레이저는 측정하고자 하는 샘플과 알고자하는 특정 영역의 파장에 따라 매우 다양하게 사용할 수 있다. 본 실험은 RT에서 측정하였다.fig.2 PL 분광기의 모식도fig.3 파장값에 따른 빛의 종류시편에 레이저를 조사하여 시편의 전자를 여기시켜 안정화 되면서 발생하는 광 방출의 강도를 intensity로 나타낸 결과 fig.3과 같이 나타났다. ZnO 시편의 경우 370~400nm 파장의 PL intensity가 가장 높게 나왔으며, AZO 5at% 시편은 370~390nm 파장대역에서, AZO 10at% 시편은 370nm 파장에서 가장 높게 나왔다. fig.2를 참조하면, 세 시편에서 방출된 빛은 대부분 UV인 것을 알 수 있다. AZO 10at% 시편의 PL intensity는 노이즈가 매우 심하고 다른 시편에 비해 peak intensity가 매우 낮게 나왔다. 방출 스펙트럼과 빛의 파장대역을 비교하여 보면 가시광 영역에서 녹색광과 청색광도 방출됨을 알 수 있다.fig.4 PL 분광장치로 얻은 시편에서 방출된 빛의 파장별 intensity.각 파장대역 별로 얻어진 peak intensity를 바탕으로 각 시편의 밴드갭을 계산해 보았다. 계산 방법은 intensity가 가장 높게 나온 peak이 나온 파장 5개의 평균값을 시편의 밴드갭에 해당하는 방출 파장으로 하였다. AZO 10at% 시편의 경우 최고 값이 371nm 였고 나머지 peak은 매우 낮았기 때문에 최고 값만 고려하였다.ZnO : 384 nmAZO 5at% : 373 nmAZO 10at% : 372 nm빛의 파장을 에너지로 환산하면 1eV=1240nm 이므로 위의 세 시편의 방출 파장을 에너지로 계산하면,ZnO : 3.24eVAZO 5at% : 3.32 eVAZO 10at% : 3.33 eV이다.ZnO의 밴드갭의 문헌 값은 3.37eV 인데 본 실험에서는 그보다 다소 작게 나왔다. 도핑 농도를 5%, 10%로 달리하여 제작한 시편이 도핑하지 않은 시편보다 약 0.1eV 가량 큰 밴드갭을 가진 것으로 나타났다. 도핑 농도 변화에 따른 밴드갭 변화는 10at% 시편이 5at% 시편보다 밴드갭이 0.001eV 더 컸으며 이것을 파장으로 환산하면 대략 1nm이다. 재료의 밴드갭에 영향을 주는 요소는 물질의 형태(벌크, 박막, 나노입자 등)와 결합된 원소의 수(분자크기) 등인데 똑같이 100nm 두께로 증착한 박막이므로 ZnO에 도핑 된 Al이 밴드갭 변화에 가장 큰 영향을 주었다고 볼 수 있다. 시편에서 방출된 파장에서 밴드갭 계산에 고려할 만큼 높은 peak으로 나온 파장대역이 시편마다 차이가 컸기 때문에 문헌 값이나 다른 실험자들의 실험값과 차이가 나타난 것으로 보인다. 세가지 시편의 PL 측정을 통해 도핑 농도가 증가함에 따라 밴드갭 역시 증가하는 것을 확인 하였다.2.2 홀 측정홀 효과는 전류와 자기장에 의해 반도체 물질에 나타나는 효과이다. 시료에 인가된 전계(Ex)에 수직한 방향으로 자기장(Bx)을 인가하면, 자기장의 방향에 수직하게 걸리는 전압을 홀 전압(VH)이라 하며, 이 효과를 홀 효과라 한다.electrical resistivity와 홀 계수는 Van der pauw method를 이용해 측정된다. 캐리어 농도 N과 홀 모빌리티는 electrical resistivity와 홀 계수로부터 다음 관계를 이용하여 계산할 수 있다.eq.1)eq.2)table.1의 실험에서 얻어진 데이터를 이용하여 모빌리티와 캐리어 농도를 구해보았다.table.1 실험에 사용한 미지의 세 시편의 홀 측정 결과I(mA)7.5B0.550D0.100D_T0.100MN1000T(K)300Nb-6.009E+20u1.501E+01rho6.923E-04RH-1.039E-02RHA-1.038E-02RHB-1.039E-02NS-6.009E+15sigma1.444E+03delta6.264E-02alpha9.301E-01VabVbcVacVmacV-macVcdVdaVbdVmbdV-mbd+-110.465-118.8038.3317.4558.312-110.487-118.7908.3348.2847.427-110.466118.750-8.260-7.360-8.216110.449118.748-8.262-8.210-7.352A.I(mA)1.300B0.550D0.100D_T0.100MN1000T(K)300Nb-6.669E+10u2.919E+01rho3.207E-03RH-9.360E-02RHA-9.384E-02RHB-9.336E-02NS-6.669E+14sigma3.118E+02delta5.148E-01alpha7.171E-01VabVbcVacVmacV-macVcdVdaVbdVmbdV-mbd+-108.119-77.496-30.355-31.024-29.682-108.136-77.500-30.350-29.686-31.025--31.02577.65330.52031.17829.837108.19877.63530.53429.86131.192B.I(mA)1.300B0.550D0.100D_T0.100MN1000T(K)300Nb-4.069E+20u5.021E+00rho3.055E-03RH-1.534E-02RHA-1.610E-02RHB-1.458E-02NS-4.069E+15sigma3.273E+02delta8.437E-02alpha7.528E-01VabVbcVacVmacV-macVcdVdaVbdVmbdV-mbd+-75.684-100.67024.92524.87624.876-75.759-100.65724.81324.99224.777-75.961100.711-24.579-24.545-24.77875.822100.767-24.787-24.929-24.727C.table.2 측정 데이터를 바탕으로 얻은 세 시편의 캐리어 농도와 홀 모빌리티ABCN(/cm3)6.015x10206.677x10194.074x1020(cm2/Vs)15.00929.1885.022얻어진 모빌리티를 이용하여 전도도를 구해본 결과 실제 측정값(sigma)과 동일한 값으로 나오는 것을 확인함.캐리어 농도 비교 : B

공학/기술| 2010.01.04| 8페이지| 3,000원| 조회(962)

PL, PHOTOLUMINESCENCE, 박막, ZnO, 엘립소미터, 홀 측정, 홀 계수

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직접 만들어보고 성공한 마카롱 레시피

tip.?모든 재료는 정확히 개량하여 사용한다.마카롱은 재료의 비율에 따라 반죽 상태가 확연히 달라지기 때문!?매끈한 표면을 얻기 위해 아몬드 가루를 한번 더 믹서에 갈아 쓰면 좋다.?이탈리안 머랭(끓인 시럽을 쓰는 머랭)으로 만드는 마카롱의 성공률이 더 높다.?마카롱을 구울 때 밑불만 5분정도 더 주면 쉽게 떨어진다.? 유산지에 팬닝 했을 때는 구운 후 바닥만 물에 살짝 적셔주면 잘 떨어진다.?은박지는 마카롱이 잘 떨어지지 않음? 습도가 높으면 실패율이 높기 때문에 비오거나 흐린 날은 피하기?짙은 색 마카롱은 180도에서 구워도 색이 예쁘지만 딸기마카롱 같이 색이 중요한 마카롱은 180도에서 굽다가 프릴이 나오면 160도로 낮추어 굽거나 위에 은박지를 엎어 구워야 색이 예쁘게 유지된다.?천연분말은 색상이 짙게 나오지 않는다.(건강을 위한다면 천연분말^^)모카마카롱1아몬드가루 150g, 슈거파우더 150g, 흰자 60g,머랭(흰자 60g, 설탕 35g) 시럽(설탕 150g, 물 50g)1. 가루 재료를 체쳐 섞는다.2 머랭 재료를 섞어 머랭을 올린다.3. 시럽 재료를 냄비에 끓인다. (맑은 색이면서 보글보글 끓을 때까지)4. 180도에서 10분, 160도에서 10분 굽는다.모카 마카롱2아몬드가루 100g, 슈거파우더 100g, 흰자 2개, 설탕 100g, 물 25미리, 모카엑기스1. 아몬드가루와 흰자 1개, 모카 엑기스를 섞는다.2. 흰자 1개로 단단하게 머랭을 올린다.3. 시럽을 끓여 머랭에 부어가며 세게 거품낸다.4. 아몬드 반죽에 1/3씩 나눠 넣어가며 반죽한다.5. 팬닝 후 말려 굽는다.딸기 마카롱아몬드가루 100g, 슈거파우더 100g, 흰자 2개, 설탕 100g, 물 25ml, 딸기색소1. 체친 아몬드가루와 슈거파우더를 흰자 1개와 섞는다.2. 중불에서 물과 설탕을 넣고 끓은 후 40초까지 끓인다. (젓지말고 냄비채로 흔들기)3. 나머지 흰자 1개로 따뜻한 물로 중탕하며 시럽을 조금씩 부어가며 머랭을 올린다.4. 머랭이 단단해지면 딸기색소를 넣는다.5. 아몬드 반죽과 섞어 윤기가 나도록 섞는다.6. 팬닝후 말린 후 160도에서 15분 굽는다.카라멜 마카롱아몬드가루 150g, 슈거파우더 150g, 흰자 110g, 커피엑기스 1Ts, 설탕 150g, 물 38ml1. 체친 아몬드 가루, 슈거파우더, 흰자55g을 섞는다.2. 중불에서 커피엑기스, 물, 설탕으로 시럽을 끓인다.3. 흰자 55g에 시럽을 넣어가며 머랭을 올린다.4. 아몬드가루 반죽과 머랭을 섞는다.5. 팬닝후 말린 후 160도에서 15분 굽는다.카라멜 크림설탕 150g, 버터 35g, 무가당 생크림 170g, 실온버터 140g, 소금 약간1. 생크림은 불에 올려 끓자마자 불에서 내린다.2. 설탕은 두 세번에 나눠 녹이면서 갈색이 될 때까지 끓인다.3. 불을 끄고 버터 35g을 넣고 조심히 녹인다.4. 끓인 생크림을 넣어가며 섞은 다음 중불에서 2,3분 끓인다.(냉장보관)5. 실온의 버터를 크림화하여 만들어둔 카라멜을 두세번에 나눠 넣고 잘 혼합.아마레또흰자 2개, 설탕 140g, 아몬드 가루 175g, 아몬드향 약간, 아마레또, 슈거파우더약간1. 단단하게 머랭을 올린 후 체친 아몬드 가루를 혼합한다.2. 아몬드 향, 아마레또를 섞고 윤기나게 반죽한다.3. 팬닝 후 슈파를 뿌리고 170도에서 노릇노릇 굽는다.블루베리 마카롱반죽- 아몬드가루 100g, 슈거파우더 100g, 블루베리가루 6g, 흰자 36g,

생활/환경| 2009.11.30| 4페이지| 3,000원| 조회(3,201)

쿠키, 레시피, 머랭, 마카롱, 이탈리안 머랭

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SRAM, DRAM EEPROM, PRAM등 다양한 메모리 소자

메모리 소자메모리 소자는 정보의 저장이 가능한 매체를 말한다. 반도체 재료를 이용하여 제작된 대부분의 메모리 소자는 정보를 입력하고 다시 출력하는데 있어 그 정보가 어느 위치에 있든 상관없이 일정한 시간으로 정보에 접근할 수 있다. 기억위치에서 직접 정보를 읽어낼 수 있기 때문이다. 정보의 입력과 출력이 모두 가능한 메모리 소자를 RAM(Random Access Memory라 한다. 이미 기록된 정보를 읽어내는 것만 가능한 메모리 장치는 ROM(Read Only Memory)라 한다. 메모리 소자는 입,출력 특성에 따라 분류되는 한편 전원의 on/off에 따른 정보의 소실 유무에 따라서 휘발성과 비휘발성으로도 나뉜다. RAM은 거의 휘발성이고 ROM은 비휘발성이다.1 RAM(Random Access Memory)입출력이 모두 가능하다는 것이 가장 큰 장점인 RAM은 현재 메모리 소자의 주류를 이루고 있다. 크게 Flip-FLop구조의 원리에 바탕을 둔 SRAM(Static RAM)과 capacitor에 전하를 축적하여 정보를 기억시키는 DRAM(Dynamic RAM)으로 나뉜다.1.1 SRAM(Static RAM)전원을 끄지 않는 한 그 내용이 보존된다. 기본적으로 메모리 회로 전체의 소모전력은 셀의 개수에 비례 하는데 셀의 형태는 두 개의 인버터가 서로 맞물려 연결된 빗장 구조로 되어 있다. 외부에서 원하는 셀을 선택 하여 셀의 주소에 해당하는 횡렬(row)인 R에 연결된fig.3 SRAM의 기본구조패스 트랜지스터를 on 시켜 해당 정보의 값을 종렬(column)선에 입력하면 된다. 이에 따라 셀의 빗장구조의 회로가 SET혹은 RESET의 특성을 나타내게 된다.셀의 수에 비례하는 소모전력을 줄이는 방안으로 저항을 줄이고 p-MOS 트랜지스터를 이용하여 CMOS 인버터가 서로 맞물린 구조, 즉 6개의 트랜지스터로 회로를 구성하는 방법이 있다. CMOS를 이용한 SRAM 셀은 대기상태에서는 전류가 흐르지 않고, 구동상태에서만 전류가 흐르므로 전력소모는 대단히 낮아진다.메모리 소자에서 가장 중요한 부분은 용량이다. 하나의 chip에 가능한한 많은 정보를 저장하기 위해서는 셀의 크기가 가능한 한 작아야 한다.fig.3 SRAM의 기본 구조1.2 DRAM(Dynamic RAM)정보를 밖으로 내보낼 때 증폭소자를 사용하지 않고 1개의 트랜지스터에 1개의 커패시터를 연결하여 사용하는 셀의 개념이다. bit line인 BL단자에 정보를 입력하고 word line인 WL을 올리면 MOS소자를 통하여 그 정보를 Cs에 저장할 수 있을 것이다. 여기서 유의할 점은 nMOS 트랜지스터가 BL에 걸려있는 낮은 전압은 전달할 수 있지만 전원 전압 VDD는 통과시킬 수 없으므로 WL의 전압은 문턱 전압 VTH보다 크고 전원전압 VDD보다는 작은 값이 유지되도록 하여야 한다.fig.4 DRAM의 기본 구조Cs에 있는 정보를 읽어내는 방법은 다음과 같다. 우선 BL에 있는 전아바을 VDD의 1/2로 만든 후, WL을 올리면 CBL의 전하와 Cs에 저장되었던 전하가 서로 섞이게 된다. 이 때 BL 전압이 조금 올라가면 Cs에 1 상태에 있으며 반대로 조금 내려가면 Cs에 0상태에 있음을 알 수 있게 된다.2 ROM(Read Only Memory)ROM은 장기간 변동없이 보존이 필요한 데이터를 저장하는 메모리 소자로 그 저장방식에 따라 ROM, PROM, EPROM, EEPROM등으로 구분한다. ROM 에는 집적회로(IC) 제작시 정보를 기록한 Mask ROM과 제조 후 사용 현장에서 특수한 방법으로 정보의 기록이 가능한 PROM(Programmable ROM)이 있다. PROM에는 정보의 기록이 한번만 가능한 Fuse-ink PROM과 자외선을 쪼여 그 내용을 소거하고 재기록이 가능한 EPROM(Erasable PROM) 및 전기적으로 다시 써넣기가 가능한 EEPROM(Electrically Erasable PROM)이 있다. Mask ROM은 마스크 제조에 상당시간이 필요하므로 대량생산에 적합한 반면 Fuse-ink PROM은 프로그래밍에 시간이 걸리므로 집적도가 중간 정도인 경우에 유리하다. 프로그래밍 중 잦은 수정이 필요한 개발 단계에서는 EPROM이나 EEPROM이 적합하다.2.1 PROM(Programmable ROM)PROM 은 사용자가 직접 프로그래밍을 할 수 있다. PROM소자의 기본 구조는 트랜지스터에 퓨즈를 연결한 것과 같은 구조를 갖는다. 사용자가 프로그래밍 단계에서 트랜지스터에 선택으로 과전류를 흘려 퓨즈가 끊어지게 함으로써 프로그래밍이 끝나게 되는 것이다.2.3 EPROM(Erasable PROM)한번 기록된 정보를 다시 지울 수 있도록 한 메모리의 형태이다. EPROM소자의 구조는 트랜지스터의 구조를 갖는데 게이트의 전극이 두 개의 층으로 되어 그중 하나가 떠있는(floating) 상태로 되어 있고 나머지 하나는 10nm정도의 매우 얇은 산화막으로 분리되어 있는 상태로 되어 있는 것이 특징이다.정보 기록시는 pn접합부의 항복현상을 일으킬 만큼 드레인 전압을 높게 하면 Avalanche Breakdown작용에 의해 많은 캐리어가 형성된다. 게이트 전압을 높게 할 경우 Tunneling현상으로 전자들이 절연체를 뚫고 떠 있는 게이트에 도달하게 된다. 이 떠있는 게이트에 도달한 전자는 전압이 떨어진 후에도 이 게이트에 갇혀있는 상태여서 정보를 저장할 수 있는 것이다. 저장된 정보를 지우고자 할 때는 트랜지스터에 자외선을 쪼여 떠있는 게이트에 저장되었던 전자를 다시 산화막을 통과하여 반도체 영역으로 흘러나가도록 만들어주면 된다.fig.5 PROM의 기본구조fig.6 EPROM의 단면구조이러한 동작원리 때문에 EPROM은 FAMOS(Floating-gate Avalanche multiplication MOS)라 부르기도 하며 PROM과 달리 여러번 반복하여 사용가능한 것이 특지이다.2.4 EEPROM(Electrically Erasable PROM)자외선을 사용하는 대신에 전기적 신호를 이용하여 몇 번이고 쓰고 지울 수 있는 메모리의형태이다. EEPROM은 절연박막의 두께를 10nm정도로 얇게 하여 12V 정도의 전압에서 터널링이 일어나도록 하여 절연막이 손상되지 않으면서 적절한 전류가 흐르도록 한다.fig.7 EEPROM의 단면구조EPROM과 달리 극판에 강한 전기장을 가해 전자를 방출하는 Fowler-Nordheim tunneling효과)에 바탕을 둔 떠있는 게이트에 전자가 주입되도록 하는 방식이다. 또한 EPROM과 마찬가지로 전자를 역으로 tunneling시켜 다시 드레인에 되돌려 줌으로써 정보를 지울 수 있는데 그 구동력이 전기적이라는 것이 EPROM과 차이이다. EEPROM은 속도가 늦고 용량이 작다는 단점이 발전에 가장 큰 걸림돌이다.2.5 Flash 메모리Flash 메모리는 전원이 끊겨도 데이터를 보존하는 ROM의 장점과 정보의 입출력이 자유로운 RAM의 장점을 모두 지닌 것이 특징이다. 특히 소형이면서도 진동에 강해 MP3, 디지털 카메라등의 디지털 기기에 적합하다. 바이트 단위로 입출력이 가능한 EEPROM과 달리 블록 단위로 입출력이 되므로 속도가 빠른데 메모리 셀들의 한 부분이 섬광처럼 단 한번의 동작으로 지워질 수 있도록 조직화 되었기 때문에 Flash 메모리라는 이름을 얻었다. 삭제방법은 Fowler-Nordheim 터널효과에 의해 일어난다. 논리회로의 차이에 따라 NAND형과 NOR형으로 나뉜다. NAND형은 고집적화가 뛰어나고 대용량, 저가격화가 가능해 메모리 카드 등의 데이터 보존 용도로 사용되고 있다. 반면 NOR형은 정보의 저장과 읽기가 매우 빨라 휴대전화나 PDP등의 인터넷 접속기능등의 고속화가 필요한 프로그램을 보존하는 저장용으로 많이 쓰인다.2.6 캐시메모리(Cache Memory)범용 컴퓨터의 연산 장치와 주기억 장치 사이의 속도차를 완화하기 위한 고속 완충 기억 장치이다. 연산장치와 주기억 장치 사이의 데이터 전송은 중간속도이므로 연산장치에서의 고속 처리에 맞지 경우가 있다. 그래서 그 사이에 캐시 메모리를 장치해 주기억 장치로부터의 출입이 잦은 데이터들을 미리 이곳에 복사해 놓는다. 연산장치는 캐시메모리 내에 필요한 데이터가 있는지 탐색 후 데이터를 가져와 처리하므로 전체적으로 데이터 처리속도를 높일 수 있다.fig.8 컴퓨터 시스템에서 캐시메모리의 위치

공학/기술| 2009.06.08| 6페이지| 2,000원| 조회(957)

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