제 2 물질 층 ( 20 ) 은 제 1 물질 층 ( 10 ) 과 산소 이온 및 / 또는 산소 공공 ( vacancy ) 을 주 고 받 으며 , 메모리 층 ( M 1 ) 의 저항 변화 를 유도 하 는 층 일 수 있 다 . 이런 점 에서 , " 제 2 물질 층 ( 20 ) 은 "" 산소 교환 층 "" 이 라 할 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 은 상기 제 1 금속 산화물 과 동종 또는 이종 의 제 2 금속 산화물 로 형성 될 수 있 다 . 예컨대 ", 상기 제 2 금속 산화물 은 Ta 산화물 , Ti 산화물 , Zr 산화물 , YSZ ( yttria - stabilized zirconia ) , Hf 산화물 , Mn 산화물 , Mg 산화물 및 이 들 의 혼합물 중 적어도 하나 를 포함 할 수 있 다 . 상기 제 2 금속 산화물 은 화학 양론 적 ( stoichiometric ) 조성 또는 그 에 가까운 조성 을 가질 수 있 다 . 구체 적 인 예 로 , 상기 제 2 금속 산화물 중 에서 Ta 산화물 은 Ta 2 O 5 층 이 거나 , 이 에 가까운 조성 을 가질 수 있 다 . 이러 한 제 2 물질 층 ( 20 ) 은 제 1 물질 층 ( 10 ) 과 유사 하 게 산소 이온 및 / 또는 산소 공공 ( vacancy ) 을 포함 할 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 산소 이동도 ( oxygen mobility ) ( 또는 산소 확산 도 ) 는 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 산소 이동도 ( 또는 산소 확산 도 ) 와 유사 하 거나 그 보다 클 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 비저항 은 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 비저항 과 다를 수 있 다 . 예컨대 , 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 비저항 은 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 비저항 보다 클 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 에 전류 경로 ( current path ) 가 형성 된 온 ( ON ) 상태 에서 메모리 층 ( M 1 ) 의 저항 은 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 저항 에 의해 결정 될 수 있 고 , 제 2 물질 층 ( 20 ) 에 전류 경로 가 없 는 오프 ( OFF ) 상태 에서 메모리 층 ( M 1 ) 의 저항 은 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 저항 에 의해 결정 될 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 산소 농도 는 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 산소 농도 보다 높 을 수 있 다 . 그러나 경우 에 따라서 는 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 산소 농도 는 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 산소 농도 보다 높 지 않 을 수 도 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 이 제 1 물질 층 ( 10 ) 과 동종 의 금속 산화물 로 형성 된 경우 , 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 산소 농도 는 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 산소 농도 보다 높 을 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 이 제 1 물질 층 ( 10 ) 과 이종 의 금속 산화물 로 형성 된 경우 , 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 산소 농도 가 제 1 물질 층 ( 10 ) 의 산소 농도 보다 반드시 높 아야 하 는 것 은 아니 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 은 1 내지 50 nm 정도 의 두께 , 예컨대 , 5 내지 30 nm 정도 의 두께 를 가질 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) 의 두께 는 제 1 물질 층 ( 10 ) 보다 얇 을 수 있 다 . 제 2 물질 층 ( 20 ) , 즉 , 산소 교환 층 의 물 성 에 따라 메모리 요소 ( ME 1 ) 의 저항 변화 특성 ( 속도 및 ON / OFF ratio 등 ) 이 달라질 수 있 다 .