이온 기반 전기화학 랜덤 액세스 메모리(ion‐based electrochemical random‐access memory, ECRAM)는 뉴로모픽 시스템을 통해 데이터 처리를 가속할 가능성을 지닌 유망한 특성 때문에 시냅스 응용을 위한 기술로 제안된다. 그러나 제어되지 않은 이온 이동과 3D 다중 적층에서의 제약과 관련된 문제로 인해 이상적인 시냅스 기능을 달성하고 고밀도 수직 시냅스 어레이를 구성하는 것은 어렵다. 여기서는 저온(200 °C) 대기압 플라즈마 향상 화학 기상 증착(atmospheric‐pressure plasma‐enhanced chemical vapor deposition, AP‐PECVD)을 통해 합성한 이온 투과성 초박막 WS 2 전극을 이용하여, 3D 적층 가능한 리튬 이온 기반 수직 감지 ECRAM(vertical‐sensing ECRAM, VS‐ECRAM)을 활용한 획기적인 접근을 제시한다. WO x 채널 층의 직접 AP‐PECVD는 표면 영역에서 WS 2의 형성을 유도하며, 이는 전극으로 기능하기에 충분한 전기 전도성을 나타낸다. VS‐ECRAM 시냅스에서 WS 2 전극을 이온 배리어 층으로 활용함으로써, 정밀하게 제어된 이온 이동에 기인하여 우수한 가중치 업데이트 선형성과 사이클링 변동성이 달성된다. 또한 수직 WS 2 형성을 통해 2층 적층된 3D VS‐ECRAM을 성공적으로 제작하였고, 어떠한 교란 없이 독립적인 가중치 업데이트가 확인된다. 마지막으로 다층 퍼셉트론(multi‐layer perceptron) 기반 신경망을 사용하여 95.22%의 높은 패턴 인식 정확도를 얻었다. 따라서 제안된 3D 적층형 WS 2 기반 VS‐ECRAM은 우수한 시냅스 성능을 갖춘 고밀도 뉴로모픽 소자에 적용될 수 있는 강력한 잠재력을 보여준다.

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