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제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 배치되며, 제 1 산화수(oxidation number)에 의해 결정되는 모트 절연 특성에 기반한 제 1 고저항의 제 1 상태와 상기 제 1 산화수보다 큰 제 2 산화수에 의해 결정되는 전도성 특성에 기반한 저저항의 제 2 상태 사이에서 가역적으로 전이 가능한 3d 전자 오비탈을 갖는 전이 금속의 산화물을 포함하는 저항 변화 물질층; 및상기 저항 변화 물질층 상에 배치되는 제 2 전극을 포함하는 저항 변화 메모리 소자
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제 1 항에 있어서,상기 저항 변화 물질층은 상기 제 1 산화수와 상기 제 2 산화수 사이의 제 3 산화수에 의해 결정되는 밴드 절연성 특성에 기반하는 제 2 고저항의 제 3 상태로 전이 가능하고, 상기 제 2 고저항은 상기 제 1 고저항보다 작은 저항 값을 갖는 저항 변화 메모리 소자
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제 2 항에 있어서,상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 전이되거나, 상기 제 2 상태에서 상기 제 1 상태로 전이될 때, 상기 제 3 상태를 걸쳐서 전이가 이루어지는 저항 변화 메모리 소자
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제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압 신호 또는 전류 신호를 인가하여 상기 전이 금속의 산화물 내의 산소 이온 또는 산소 공공의 농도를 제어함으로써 상기 전이 금속의 산화수를 상기 제 1 산화수 또는 상기 제 2 산화수를 갖도록 변화시키는 저항 변화 메모리 소자
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제 1 항에 있어서,상기 전이 금속의 산화물은 Ti2O3, VO2 및 V2O3 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 저항 변화 메모리 소자
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제 1 항에 있어서,상기 전이 금속의 산화물은 적어도 하나의 도펀트를 더 포함하며,상기 도펀트는 란탄계 원소 또는 전이 금속 및 복수의 산화수를 가지는 도펀트를 포함하는 저항 변화 메모리 소자
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제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극은, 산화 가능한 반응성 금속으로서, 타이타늄(Ti), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금을 포함하며, 상기 제 2 전극은, 비반응성 귀금속으로서, 백금(Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 금(Au), 루테늄(Ru) 또는 이들의 합금을 포함하는 저항 변화 메모리 소자
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제 1 항에 있어서,상기 저항 변화 물질층의 상기 제 1 상태에는 제 1 논리 정보가 할당되고, 상기 저항 변화 물질층의 상기 제 2 상태에는 제 2 논리 정보가 할당되는 저항 변화 메모리 소자
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제 8 항에 있어서,상기 제 1 논리 정보는 ‘1’이며 상기 제 2 논리 정보는 ‘0’이거나,상기 제 1 논리 정보는 ‘0’이며 상기 제 2 논리 정보는 ‘1’인 저항 변화 메모리 소자
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10
제 1 항 기재의 상기 저항 변화 메모리 소자를 정보 저장 요소로 포함하는 메모리 셀들의 크로스 포인트(cross point) 구조를 갖는 반도체 메모리 장치
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11
산화 가능한 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에, 제 1 산화수(oxidation number) 및 고저항의 모트 절연 특성에 정의되는 제 1 상태와 상기 제 1 산화수보다 큰 제 2 산화수 및 저저항의 전도성 특성에 의해 정의되는 제 2 상태 사이의 전이 상태를 갖는 3d 전이 금속 산화물을 포함하는 저항 변화 물질층을 형성하는 단계; 및상기 저항 변화 물질층 상에, 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 저항 변화 메모리 소자의 제조 방법
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제 11 항에 있어서,상기 전이 상태는, 상기 3d 전이 금속 산화물의 제 1 산화수와 상기 3d 전이 금속 산화물의 제 2 산화수 사이의 제 3 산화수 및 상기 모트 절연 특성의 고저항보다 낮고 상기 전도성 특성의 저저항 보다 높은 준 전도성(semi conduction) 특성에 의해 정의되는 제 3 상태를 더 포함하는 저항 변화 메모리 소자의 제조 방법
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13
제 12 항에 있어서,상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 전이되거나, 상기 제 2 상태에서 상기 제 1 상태로 전이될 때, 상기 제 3 상태를 걸쳐서 전이가 이루어지는 저항 변화 메모리 소자의 제조 방법
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제 11 항에 있어서,상기 제 1 전극은, 산화 가능한 반응성 금속으로서, 타이타늄(Ti), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 합금을 포함하고,상기 제 2 전극은, 비반응성 귀금속으로서, 백금(Pt), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 금(Au), 루테늄(Ru) 또는 이들의 합금을 포함하는 저항 변화 메모리 소자의 제조 방법
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