장진 교수팀, 뉴로모픽에 응용 가능한 산화물 반도체 TFT 소자 개발

장진 경희대 교수팀과 임태빈 석사과정 학생이 인공 시냅스 특성을 내는 산화물 반도체 박막트랜지스터(TFT) 소자를 개발했다. 이번 연구는 사람의 뇌 신경을 모방한 차세대 반도체인 뉴로모픽 칩에 응용할 수 있다.

인공 시냅스 특성을 내는 산화물 반도체박막트랜지스터(TFT) 소자를 도식화. (그림제공=장진 경희대 교수팀)

뉴로모픽 시스템은 주로 시냅스와 뉴런으로 구성된다. 뉴로모픽 시스템을 구현하기 위해선 정보 처리와 저장을 동시에 수행하는 시냅스 소자 개발이 필수다.

연구팀은 유기발광다이오드(OLED) 구동 소자로 주로 사용되는 산화물 TFT가 시냅스 소자로 응용될 수 있음을 증명했다.

연구팀은 CAAC(c-axis aligned crystalline) 산화물 반도체를 이용한 TFT가 시냅스 소자로 사용되는 것을 실험적으로 확인하고 해당 메커니즘을 처음 규명했다는 평가다.

연구팀이 개발한 TFT의 게이트 절연체는 일반적으로 사용되는 산화실리콘(SiO2)을 사용했다. 과거 산화물반도체를 이용한 시냅스 소자는 강유전체 등과 같은 특수한 소재를 사용해야 했다. 특수물질을 사용하면 고밀도 집적화에 불리할 수 있다. 이번 연구에서는 일반적인 게이트 절연체를 사용해 기존 한계를 극복했다.

연구팀은 “디스플레이 백플레인에 사용돼 온 산화물반도체가 고집적 뉴로모픽 칩에도 적용될 가능성을 확인했다”고 밝혔다.

연구는 글로벌 재료 전문 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리리얼즈(Advanced Functional Materials)에 온라인 게재됐다.

박소라기자 srpark@etnews.com