국내 연구진이 인간의 뇌 원리를 모방해 전하 이동도를 10배 향상시킨 플렉시블 시냅스 트랜지스터(시냅스터) 소자를 개발했다. 기존 나노입자 기반 소자의 단점을 혁신, 성능의 균일성과 재현성을 확보할 수 있어 시냅스터를 대면적 집적회로(IC)에 적용할 수 있는 길을 연 것으로 평가된다.
광주과학기술원(GIST)은 윤명한 신소재공학부 교수팀이 극초박막 나노시트를 활용한 새로운 트랜지스터 구조를 발명해 신경세포(뉴런)의 단기 적응 효과 구현에 성공했다고 21일 밝혔다., 관련 논문은 20일자 사이언티픽 리포츠에 실린다.
단기 적응 효과는 신경세포의 활성이 시간에 따라 약화되거나 강화되는 현상이다. 뇌의 기억 및 학습 효과를 가능하게 하는 기본 메커니즘이다.
연구팀은 극초박막 금속구조(금속 나노시트)를 진공증착법으로 형성시킨 뒤 자연 산화시켜 높은 전하 이동도를 유지하는 동시에 우수한 단기 메모리 특성을 지닌 고성능 시냅스터를 개발했다.
유기반도체 DNTT를 채택해 투명하고 유연한 플라스틱 기판 위에 소자를 제작, 기존의 나노입자 소자에 비해 전하 이동도를 10배 향상시켰다. 구동 전압은 70% 감소했다.
특히 나노 입자층 표면이 거칠지 않고 두께가 일정한 나노시트 특성을 갖춰 성능의 균일성과 재현성을 확보했다. 대면적 IC에 적용할 수 있는 길을 열어 준 성과다.
연구팀은 인간 뇌의 뉴런이 생성하는 자극 신호와 유사한 전기 스파이크를 소자에 인가했을 때 높은 주파수에서 전류 신호가 감소하고 낮은 주파수에서 회복되는 시냅스의 단기 적용효과가 구현되는 것을 확인했다.
윤 교수는 “유기반도체의 탄소 결합 구조는 생물체의 기본 구성 단위와 닮아 있다”면서 “이번 연구에서 제시한 시냅스터는 단순한 뉴로모픽 컴퓨팅을 뛰어넘어 친생체 유기소자와 실제 신경세포가 양방향으로 신호를 주고받는 하이브리드 신경 네트워크의 가능성을 보여 준 것”이라고 의의를 설명했다.
광주=김순기기자 soonkkim@etnews.com
