- 가교 밀도 제어를 통해 지능형 반도체 소자 특성 조절
- 광가교를 이용한 간단하면서도 효과적인 이온 수송 제어 방법 제시
- 재료 과학 분야 저명 학술지 「머티리얼스 호라이즌」 표지 논문 선정

 서울과학기술대학교(총장 김동환, 이하 서울과기대) 화공생명공학과 이은호 교수 연구팀, 국립금오공과대학교(총장 곽호상, 이하 금오공대) 소재디자인공학과 배근열 교수 연구팀이 최근 발표한 연구 결과가 재료 과학 분야 저명 국제학술지의 표지 논문(Inside Front Cover)으로 게재되었다.

‘Crosslinking-Induced Anion Transport Control for Enhancing Linearity in Organic Synaptic Devices(유기 시냅스 소자의 선형성 향상을 위한 가교 유도 음이온 수송 제어)’라는 제목으로 발표된 논문은 SCI급 국제학술지인 ‘머티리얼스 호라이즌(상위 8.8%, Impact Factor: 12.2)’에 10월 7일 자로 게재됐다.

 인공지능을 위한 지능형 반도체 소자는 복잡한 연산 및 학습을 에너지 효율적으로 수행할 수 있어 유망한 차세대 반도체 후보로 주목받고 있다.
 하지만 연산 및 학습에 대한 선형성이 낮아, 이를 보정하기 위한 추가 모듈이 필요하며, 이는 전력 소모를 증가시켜 선형성이 우수한 인공지능용 반도체 소재 개발이 필수적이다.

 이를 위해 다양한 소재가 제안됐으며, 그중 유기 반도체는 저렴한 비용과 특성 변조가 비교적 자유롭다는 장점이 있어 인공지능용 반도체 소재로 적합하다.

 다만, 지금까지 제안된 유기 인공 시냅스 소재 연구는 이온 수송 특성을 제어하기 위해 후처리 공정이나 별도의 이온조절층 설계를 포함하고 있어 공정의 복잡성 증가와 반도체 소재의 특성 저하를 유발할 수 있다는 문제점들이 존재하였다.

 이에 이은호 교수 연구팀은 친수성 광가교제를 이용하여 유기반도체층을 가교시킴으로써 이온이 접근할 수 있는 영역을 넓히고, 가교 밀도를 조절하여 흡착된 이온이 전해질로 역확산되는 속도를 제어하는 새롭고 간단한 접근 방법을 통해 유기 인공 시냅스 소자의 이온 수송 특성을 제어하였다.

 이를 통해 유기 인공 시냅스 소자에서 다단계로 조절 가능한 비휘발성 특성과 함께 선형적인 전도도 변조를 유도할 수 있었다.

 연구진은 정교하게 제어된 시냅스 특성이 인공지능 학습에 미치는 이점을 확인하기 위해 손글씨 인식과 사물 분류 시뮬레이션을 진행했고, 90% 이상의 높은 정확도를 토대로 인공지능용 반도체 소자로 응용하기 위한 가능성을 확인했다.

 차세대 인공지능용 반도체 소재 및 소자 개발 등 미래지향적인 연구를 지속해 온 이은호 교수는“이번 연구는 유기 인공 시냅스 소자에서 복잡한 공정 없이 이온 수송 특성을 제어할 수 있음을 밝힌 연구이며 후속 연구를 통해 높은 성능과 신뢰성을 갖춘 인공지능용 반도체 소재 및 소자 개발을 위해 꾸준히 노력하겠다.”라고 밝혔다.

 서울과기대 이은호 교수 연구팀과 국립금오공과대학교 배근열 교수 연구팀이 주도한 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 우수신진연구 및 지역대학우수과학자 사업으로 수행됐다.

출처 : 교수신문(http://www.kyosu.net)