반도체 소자의 더 빠른 동작, 에너지 효율성, 그리고 더 높은 대역폭에 대한 수요가 증가함에 따라, 기존의 Si 기반 스케일링은 이동도 저하, 단채널 효과, 높은 전력 소비를 포함하여 근본적인 한계에 도달하였다. 이러한 문제를 극복하기 위해 3차원 집적이 유망한 전략으로 부상하였으나, through-Si-via와 같은 웨이퍼 기반 접근법은 적층 밀도, 기계적 응력, 그리고 제작 복잡성 측면에서 중대한 한계를 지닌다. 2차원 물질은 원자층 수준의 박막 구조, 우수한 전기적 및 기계적 특성, 그리고 원자 스케일에서 성능을 유지할 수 있는 능력으로 인해 설득력 있는 대안을 제공한다. 또한 이들의 반데르발스( van der Waals ) 통합은 기능성 층의 이종(heterogeneous), 고밀도, 효율적인 조립을 가능하게 한다. 본 총설은 성장, 전사, 그리고 직접 통합을 포함하여 2차원 물질의 제조와 반데르발스 통합에 대한 최근의 진전들을 요약한다. 논리 소자부터 센서 소자에 이르기까지 지능형 컴퓨팅에서의 응용과 차세대 전자소자로서의 잠재력에 대해 논의한다.

프로톤 저장층. 비교 분석 결과, 전기 구동 방식은 프로톤 주입 동안 지속적으로 낮은 오프 전류가 유지됨에 주로 기인하여, 고유 소자 대비 215 pW의 극저 스위칭 전력—≈2500배 낮은 수준—을 달성함이 확인되었다. 이러한 결과는 프로톤 동역학을 정밀하게 제어함으로써 고도로 에너지 효율적인 시냅스와 유사한 막전이성(메모리스티브) 소자를 개발하기 위한 유망한 전략을 입증한다.

강유전성 축전기 메모리(FeCAP)는 저전력, 고밀도(in-memory) 컴퓨팅을 위한 막대한 잠재력을 지닌다. 하프니아 기반 FeCAP는 실리콘과의 호환성 때문에 주목받아 왔으나, 좁은 메모리 윈도우와 상대적으로 높은 스위칭 전계와 같은 제한된 성능을 보인다. 본 연구에서는 에피택셜 방식으로 박막을 박리(lift-off)하여 실리콘 플랫폼으로 전사할 수 있는 페로브스카이트 산화물 박막인 단결정 바륨 티타네이트(BTO) 막(barium titanate membrane)을 기반으로 FeCAP 소자를 개발하였다. 소자 구조와 에피택시 공정을 공학적으로 설계함으로써 커패시턴스-전압 특성에서의 편극 비대칭성이 도입되었다. 그 결과 BTO 기반 FeCAP는 308 피코패럿의 넓은 메모리 윈도우와 센티미터당 0.005 메가볼트의 낮은 스위칭 전계 등 우수한 메모리 거동을 나타내며, 기존의 하프니아 기반 FeCAP를 능가한다. 또한 이러한 특성은 활성층을 실리콘 플랫폼으로 전사한 후에도 유지된다. 본 접근법은 고품질 BTO를 산업에서 호환 가능한 공정에 통합하기 위한 실행 가능한 경로를 제공하며, 향후 논리/메모리 응용 분야의 발전을 촉진할 것이다.

/BeO 이종 유전체 기반 ITZO TFT는 단일화된 3차원 메모리 기술을 위한 백엔드-오브-라인 소자에서 활용될 수 있다.

PLD 공정에서 관찰된 문제를 완화하기 위해, 분자빔 에피택시(molecular beam epitaxy)에 기반한 대안적 성장 전략을 제안하여 단결정 페로브스카이트 막을 제조하고자 한다.

인공지능은 일상생활의 필수적인 부분이 되었으며 의료, 금융, 교통, 엔터테인먼트를 포함한 다양한 분야를 혁신해 왔다. 처리되는 데이터의 양이 크게 증가함에 따라, 인간의 뇌 작동을 모방하는 뉴로모픽 소자들은 우수한 효율성으로 인해 강조되어 왔다. 전형적인 뉴로모픽 소자들은 시냅스 유사 구조를 구성하는 데 초점을 맞춘다. 그러나 생물학적 시냅스는 효율적인 데이터 처리를 위한 보다 복잡한 기전을 갖는다. 가장 두드러진 기전 중 하나는 양성자 활성화(proton activation)로, 이는 신경전달물질의 전달에 앞서 이온 농도 구배를 형성하며 효율적인 계산에 핵심적인 역할을 한다. 본 연구에서는 티로신이 풍부한 펩타이드 박막을 사용하여 양성자-조절형 막리스터(memristor) 소자를 제작함으로써 생물학적 시냅스에서의 양성자 매개 신호전달(proton-mediated signaling)을 성공적으로 모사하였다. 막리스터의 이온 입력은 수소 분위기에서 양성자 투과성 PdH x 접점에 전압을 인가하여 제어하였으며, 그 결과 저항 스위칭 거동을 성공적으로 조절할 수 있었다. 실제 시냅스에서의 “양성자 매개 신호전달”에 상응하는 양성자 주입을 통해 저항 스위칭 및 계산 성능에서 현저한 향상이 관찰되었다. 본 연구는 생체현실성(biorealistic)을 갖는 소자를 설계하기 위한 새로운 패러다임을 제안하며, 이온 기반 뉴로모픽 소자를 정밀하게 제어하는 데 대한 영감을 제공할 것이라고 기대된다.

/V·s, 그리고 양의 바이어스 스트레스 안정성이 현저하게 향상되었다. 따라서 열적 탈수소화(thermal dehydrogenation)를 통해 수소의 양을 제어할 수 있음을 보고하며, 적절한 수소 농도에 도달할 때 고성능 a-ITZO TFTs를 구현할 수 있음을 입증한다.