초록 ▼

□연구개요
- 본 연구는 뇌에 있는 신경세포인 뉴런 (neuron) 사이의 신경 정보 처리 메커니즘을 모방하여 일반적인 논리 소자의 속도 및 집적도 한계를 근본적으로 해결할 수 있는, 이른바 뉴로몰픽 소자 (neuromorphic device)의 구현을 위한 기초 연구임.
- 전기적 신호로 스위치 역할과 정보 저장 역할을 동시에 할 수 있는 멤리스터(memristor – memory resistor)의 동작 메커니즘 및 이를 활용한 소자 연구가 활발해지면서, 이를 이용한 시냅스 모방 소자 연구로의 응용이 주목 받음.

□연구개요
- 본 연구는 뇌에 있는 신경세포인 뉴런 (neuron) 사이의 신경 정보 처리 메커니즘을 모방하여 일반적인 논리 소자의 속도 및 집적도 한계를 근본적으로 해결할 수 있는, 이른바 뉴로몰픽 소자 (neuromorphic device)의 구현을 위한 기초 연구임.
- 전기적 신호로 스위치 역할과 정보 저장 역할을 동시에 할 수 있는 멤리스터(memristor – memory resistor)의 동작 메커니즘 및 이를 활용한 소자 연구가 활발해지면서, 이를 이용한 시냅스 모방 소자 연구로의 응용이 주목 받음.
- 멤리스터란 기본적으로 저항 특성 (resistor)을 보이면서 외부 자극, 일반적으로는 전기적 자극-전압 혹은 전류-에 의해 그 저항이 변하는 소자를 일컬음.
- 본 연구는 ZnO를 기반으로 하는 이종구조 나노막대를 합성하고 이를 이용하여 그동안 시도되지 않았던 새로운 구조의 시냅스 모사 소자를 개발하는 것을 최종 목표로 함.
- 본 연구에서는 ZnO를 이용한 시냅스 모사 소자를 구현함과 동시에, 광학적 자극에 따라 동작하는 새로운 개념의 시냅스 모사 소자를 제안함.

□연구 목표대비 연구결과
- 본 연구는 과제 수행연차에 맞추어 3가지 연구목표를 수립함
1. ZnO 기반의 이중구조 나노막대 합성 및 이를 이용한 새로운 소자 구조 연구
2. 이중구조 나노막대의 멤리스터 특성 평가 및 분석 연구
3. ZnO 이중구조 나노막대를 이용한 시냅스 모사 소자 구현 및 특성 최적화 연구
- 본 과제를 통하여 ZnO 박막, MtOx/ZnO 나노막대 등 멤리스터 특성이 구현 가능한 소자를 제작, 그 특성을 평가함
* ZnO 박막에 기반한 멤리스터 소자를 제작, multi-level 멤리스터 특성 구현
* WOx 박막에 기반한 멤리스터 소자를 제작, electroforming-less, multi-level 멤리스터 특성 구현 및 동작 메커니즘을 연구
* AgO 박막 / ZnO 나노 막대 이중 구조를 구현 나노 구조 멤리스터 소자 제작 및 그 특성을 연구
- AgO/ZnO 이중 구조를 이용하여 Unipolar / Bipolar co-existence switching 특성 구현하였으며, bipolar 특성에 기반하여 시냅틱 특성 연구함
* 특성 평가시 설정하는 compliance current 값을 조절하여 멤리스터 특성 연구
* Set / Reset pulse를 인가하여 저항이 순차적으로 변하는 plasticity 특성 연구
- ZnO의 광감응 특성을 이용하여 입사되는 빛에 반응하는 시냅틱 특성 연구함
* ZnO의 persistent photocurrent 특성 이용하여, 입사되는 빛 pulse에 따라 저항이 순차적으로 변하는 특성 연구

□연구개발결과의 중요성
- 본 연구를 통하여 큰 관심을 받고 있는 시냅스 모사 소자에 대한 원천 기술 및 아이디어가 도출될 수 있음. 특히 기존의 박막 위주로 형성되는 멤리스터 소자와 달리 나노구조를 이용함으로써, 나노구조가 가지는 독특한 특성 –표면적이 넓어 외부 자극에 반응할 수 있음-을 응용할 수 있음.
- 본 연구로 개발될 나노 시냅틱 모사 소자는 다른 소자와의 융합을 통하여 앞으로 더욱 발전할 가능성을 가짐. 일례로 나노 재료를 이용해 제작하는 포토트랜지스터, 센서 소자 등과의 융합을 통해 입사되는 전자기파 혹은 특정 분자에 대한 스위치등의 다기능성 소자로 응용이 가능함.
- 본 연구에서 최종적으로 제안한 빛에 반응하는 시냅스 모사 소자 결과는 기존의 연구 방향에 새로운 단초를 제공할 수 있음. 나노 구조를 사용함으로써 얻어지는 본 결과물은 나노 구조 소자 연구에 새로운 아이디어를 제공하며, 시냅틱 소자 연구에 새로운 지평을 제시할 수 있음.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 2목차 ... 31. 연구개발과제의 개요 ... 4 가. 연구내용 ... 4 나. 연구의 필요성 ... 7 다. 연구목표 ... 72. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8 가. ZnO 박막 기반의 multi-level 멤리스터 구현 연구 ... 8 나. WOx 박막 기반의 multi-level 멤리스터 구현 연구 ... 10 다. ZnO 나노구조 /AgO 박막 이중구조를 이용한 멤리스터 소자 연구 ... 133. 연구개발결과의 중요성 ... 224. 참고문헌 ... 235. 연구성과 ... 25끝페이지 ... 26