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| 아주대 전자공학과 박성준(왼쪽) 교수와 석사과정 곽태현 씨. 사진=아주대 제공 |
[대학저널 오혜민 기자]아주대학교는 박성준 전자공학과 교수 공동연구팀이 세계 최고 수준의 높은 동작 범위와 채널 전도도를 갖는 IGZO 뉴로모픽 전자소자를 개발했다고 15일 밝혔다.
이 논문은 ‘초-동적범위 IGZO 뉴로모픽 트랜지스터(Ultra-large dynamic range synaptic indium gallium zinc oxide transistors)’라는 제목으로 국제 학술지 ‘어플라이드 머터리얼스 투데이(Applied materials today)’ 10월 온라인판에 게재됐다.
이번 연구에는 아주대 전자공학과 석사과정 곽태현 씨와 한국화학연구소 김명진 박사, 미국 퍼듀대 이원준 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 박성준 교수와 한국화학연구소화학소재연구본부 고기능고분자연구센터의 김용석 센터장은 공동교신저자로, 한국화학연구소 김은채 연구원, 고려대 왕건욱 교수·장진곤 박사, 전북대 김태욱 교수는 공동저자로 참여했다.
IGZO(InGaZnO·인듐갈륨아연산화물)는 디스플레이 산업에서 널리 활용되고 있는 화합물 반도체로, 고사양의 OLED(유기 발광 다이오드) 구동소자로 쓰이고 있다. 아주대 연구팀은 IGZO와 다양한 산화물을 기반으로, 기능성 반도체와 인간 신경구조와 유사한 뉴로모픽(Neuromorphic) 전자소자를 연구해왔다.
아주대에 따르면 뉴로모픽 소자의 전기적 매개변수 중 동적 범위와 채널 전도도는 데이터 저장의 가용 범위와 데이터 전달을 위한 신호강도를 의미하며, 대규모 병렬데이터 처리를 위해서는 동시에 높은 수치의 값을 확보하는 것이 중요하다. 기존 뉴로모픽 전자장치는 반도체 혹은 절연체의 고유 특성으로 인해 동작 범위와 전도도가 낮다는 한계를 보여왔고, 데이터 송수신 시 낮은 데이터 신호강도로 인해 데이터 증폭을 위한 전력 소모가 많고 잡음(노이즈)에 의해 계산의 정확도가 낮아지는 원인이 됐다.
공동 연구팀은 합성된 고분자 절연체층을 자외선 환경에서 광가교(빛을 이용해 고분자를 서로 연결)할 때 첨가되는 가교제의 양에 따라 내부 수산기(수소와 산소로 이루어진 작용기)의 양이 변하는 현상에 주목했다. 또한 자외선 광에너지와 극성 용매가 수산기를 증가시키는 한편 필름의 결합력도 높여 내·외부 환경과 화학적 안정성을 동시에 향상시킨다는 사실을 규명해 이를 바탕으로 높은 동작 범위를 확보하고, 구동 안정성이 높은 IGZO 뉴로모픽 소자를 개발하는 데 성공했다.
박 교수는 “화학소재 합성과 반도체 공학의 융합기술로, 인공지능(AI) 알고리즘을 동반한 사물인터넷(IoT) 기술, 가상화(AR, VR, XR) 기술, 의료 빅데이터 분석과 진단 등에 널리 활용될 것”이라고 말했다.
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