나노입자 부유 게이트(nanoparticle floating gate, NPFG) 트랜지스터는 이산적인 전하 저장 능력으로 인해 누설 전류를 최소화하고 메모리 윈도우를 향상시킨다는 점에서 시냅스 소자로서 주목받아 왔다. 본 연구에서는 NPFG 트랜지스터의 특성을 모사하도록 설계된 메쉬형 부유 게이트 트랜지스터(mesh-type floating gate transistor, Mesh-FGT)를 제안하고 평가하였다. 부유 게이트는 각각 3 µm × 3 µm의 크기를 가지며, 배열 구성으로 배치되어 부유 게이트 구조를 형성한다. Mesh-FGT는 Al/Pt/Cr/HfO2/Pt/Cr/HfO2/SiO2/SOI(실리콘 온 인슐레이터) 스택으로 구성된다. 전달 및 출력 곡선에서 추출한 문턱전압(Threshold voltage, Vth)은 지우기(erase, ERS) 상태와 프로그램(program, PGM) 상태 각각에 대해 가우스 분포를 따랐으며, 평균값은 0.063 V (σ = 0.100 V) 및 1.810 V (σ = 0.190 V)이었다. 배수 수준의 구현에서 배수 전류(Ids)와 Vth를 변화시켜 시냅스 가중 증대(synaptic potentiation)와 감쇠(synaptic depression)를 성공적으로 시연하였다. Mesh-FGT는 누설 전류에 대한 높은 내성, 우수한 반복성 및 보존성을 보였으며, 초기 측정 메모리 윈도우는 2.4 V로 안정적이었다. 이러한 결과는 Mesh-FGT가 고성능 뉴로모픽(neuromorphic) 소자로서의 잠재력을 지니며, 어레이 소자 아키텍처 및 뉴로모픽 신경망 구현에 유망한 응용 가능성을 갖는다는 점을 시사한다.

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