초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
2차원 반데르발스 강유전체 및 반도체 물질을 활용하여 저전력 및 우수한 가중치 조절 특성을 보이는 인공 시냅스 반도체 소자 및 응용 기술을 연구/개발함.

○ 전체 내용
본 연구개발과제는 “2차원 반데르발스 강유전체 소재 분석 및 소자 공정 기술 개발”을 목표로 하는 [1단계] 연구와 “2차원 반데르발스 강유전체 및 반도체 소재 기반 인공 시냅스 기술개발”을 목표로 하는 [2단계] 연구로 나누어 진행함.

○ 1단계
□ 목표 및 내용
2차원 반

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
2차원 반데르발스 강유전체 및 반도체 물질을 활용하여 저전력 및 우수한 가중치 조절 특성을 보이는 인공 시냅스 반도체 소자 및 응용 기술을 연구/개발함.

○ 전체 내용
본 연구개발과제는 “2차원 반데르발스 강유전체 소재 분석 및 소자 공정 기술 개발”을 목표로 하는 [1단계] 연구와 “2차원 반데르발스 강유전체 및 반도체 소재 기반 인공 시냅스 기술개발”을 목표로 하는 [2단계] 연구로 나누어 진행함.

○ 1단계
□ 목표 및 내용
2차원 반데르발스 강유전체 소재 분석 및 소자 공정 기술을 개발을 수행하고 2차원 반데르발스 강유전체에 기반한 반도체 소자 공정 연구를 수행함.

○ 2단계
□ 목표 및 내용
2차원 반데르발스 강유전체 및 반도체 소재에 기반한 인공 시냅스 반도체 소자를 구현하고 이의 인공신경망 적용 연구를 수행함.

□ 연구개발성과
[1단계 연구: 반데르발스 강유전체 소재 분석 및 소자 공정 기술 개발]
- 1단계 연구에서는 반데르발스 강유전체 소재인 CuInP2S6 소재에서의 강유전 특성분석을 RAMAN, P-E, PFM 측정을 통하여 분석하였고, 우수한 강유전 특성이 발현되는 것을 확인하였음. 또한, 잔여 유기물 없는 반데르발스 강유전체-반도체 이종접합체에 기반한 Fe-FET 형태의 반도체 소자를 구현하고 해당 소자에서 전류-전압 특성 측정을 통하여 비 휘발 메모리 특성이 발현되는 것을 확인하였음.

[2단계 연구: 반데르발스 강유전체 및 반도체 소재 기반 인공 시냅스 기술 개발]
- 2단계 연구에서는 1단계 연구에서 구현한 Fe-FET 형태의 반도체 소자를 인공 시냅스 반도체 소자로 응용하였음. KPFM 분석 결과를 소자의 동작 원리를 규명하는데 활용하였고, 펄스 인가를 통하여 우수한 시냅스 특성(단기 기억 및 장기 기억 가소성 특성)을 확보하였음. 또한, 해당 반도체 소자로 구성된 하드웨어 인공신경망을 설계하여 MNIST 및 CIFAR-10 데이터 세트에 대한 약 93% 및 90%의 매우 우수한 패턴 인지율을 확보하여, 해당 반도체 소자의 뉴로모픽 및 프로세싱
-인-메모리 컴퓨팅 하드웨어와 같은 고효율/저전력 컴퓨팅 하드웨어로의 응용 가능성을 입증하였음.

[연구개발성과] - 주저자 SCI 논문 1편
- 논문명: An optogenetics-inspired flexible van-der-Waals optoelectronic synapse and its application to a convolutional neural network
- 학술지명: Advanced Materials (JCR top 2%)

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구에서의 반데르발스 강유전체 및 반도체 소재 기반 인공 시냅스 반도체 소자의 개발은 CMOS 스케일링 기반 소형화/집적화 기반 전자기기의 발전 패러다임을뛰어넘어 인류와 기기의 직접적이며 광범위한 상호작용에 기반하는 초연결 사회의 실현을 가능토록 하는 고효율/저전력 컴퓨팅 하드웨어에서의 핵심 전자 소자로서의 역할을 할 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구개발과제의 최종 목표 ... 4
• 1-3. 연구개발과제의 내용 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. [1단계] 반데르발스 강유전체 소재 분석 및 소자 공정 연구 수행 ... 6
• 2-2. [2단계] 반데르발스 강유전체 및 반도체 소재 기반 인공 시냅스 기술 개발 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 11
• 1) 연구수행 결과 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고 문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 15