광학 시냅스 소자 및 그 제조방법
Optical synapse device and method of manufacturing thereof
특허 요약
본 발명은, 감지 및 시냅스 동작을 동시에 수행할 수 있고, 장기간 신호 저장이 가능한 광학 시냅스 소자 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 광학 시냅스 소자는, 게이트 전극층; 상기 게이트 전극층 상에 위치하는 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층 상에 위치하고, 인가된 광에 의하여 전자 정공 쌍을 생성한 후 상기 정공을 트랩하는 광반응층; 상기 광반응층 상에 위치하고, 상기 전자 정공 쌍에서의 상기 전자를 수용하여 이동시키는 채널층; 상기 채널층의 일부 영역 상에 위치하는 소스 전극; 및 상기 채널층의 일부 영역 상에 위치하는 드레인 전극;을 포함한다.
청구항
번호청구항
1

게이트 전극층; 상기 게이트 전극층 상에 위치하는 게이트 절연층;상기 게이트 절연층 상에 위치하고, 인가된 광에 의하여 전자 정공 쌍을 생성한 후 상기 정공을 트랩하는 광반응층;상기 광반응층 상에 위치하고, 상기 전자 정공 쌍에서의 상기 전자를 수용하여 이동시키는 채널층;상기 채널층의 일부 영역 상에 위치하는 소스 전극; 및상기 채널층의 일부 영역 상에 위치하는 드레인 전극;을 포함하고,상기 광반응층에 광이 인가되면 상기 드레인 전극의 드레인 전류가 증가되고,상기 게이트 전극층에 게이트 전압이 인가되면 상기 드레인 전극의 드레인 전류가 감소되는,광학 시냅스 소자.

2

제 1 항에 있어서,상기 광반응층은 2차원 적층 유무기 할라이드 페로브스카이트를 포함하는,광학 시냅스 소자.

3

제 1 항에 있어서,상기 광반응층은, (C4H9NH3)2PbBr4를 포함하는,광학 시냅스 소자.

4

제 1 항에 있어서,상기 광반응층은, [C4H9NH3]+를 포함하는 유기층 사이에 [PbBr6]4-를 포함하는 무기층이 팔면체로서 개재된 구성을 가지는,광학 시냅스 소자.

5

제 1 항에 있어서,상기 채널층은 투명 산화물 반도체를 포함하는,광학 시냅스 소자.

6

제 1 항에 있어서,상기 채널층은 인듐-아연-주석 산화물을 포함하는,광학 시냅스 소자.

7

제 1 항에 있어서,상기 게이트 전극층은 n-형 실리콘을 포함하고, 상기 게이트 절연층은 실리콘 산화물을 포함하는, 광학 시냅스 소자.

8

제 1 항에 있어서,상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 각각은, 알루미늄을 포함하는,광학 시냅스 소자.

9

제 1 항에 있어서,상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에서 노출된 상기 채널층을 통하여 광이 인가되어, 상기 광반응층에 전달되는,광학 시냅스 소자.

10

제 1 항에 있어서,상기 광학 시냅스 소자는 바텀-게이트(bottom-gate) 구조로서 이루어지는,광학 시냅스 소자.

11

삭제

12

제 1 항에 있어서,상기 광반응층에 광이 인가되면, 인가된 상기 광에 의하여 상기 광반응층에서 전자 정공 쌍이 생성된 후, 상기 광반응층이 상기 정공을 트랩하고, 상기 전자를 상기 채널층에 전달함으로써, 상기 드레인 전극의 드레인 전류가 증가되고,상기 게이트 전극층에 게이트 전압이 인가되면, 상기 채널층에 수용된 상기 전자가 상기 광반응층으로 이동하여 상기 광반응층에 트랩된 상기 정공들과 재결합함으로써, 상기 드레인 전극의 드레인 전류가 감소되는,광학 시냅스 소자.

13

제 1 항에 있어서,상기 광반응층에 광이 10 ms 내지 200 ms 범위의 인가시간으로 인가되면, 상기 광학 시냅스 소자는 단기 가소성을 나타내는,광학 시냅스 소자.

14

제 1 항에 있어서,상기 광반응층에 광이 1초 이상의 인가시간으로 인가되면, 상기 광학 시냅스 소자는 장기 가소성을 나타내는,광학 시냅스 소자.

15

제 1 항에 있어서,상기 광학 시냅스 소자는, 광을 시간 간격을 가지고 상기 광반응층에 복수회 인가함에 의하여 쌍펄스 촉진이 발생하는,광학 시냅스 소자.

16

게이트 절연층이 형성된 게이트 전극층을 제공하는 단계;상기 게이트 절연층 상에 2차원 적층 유무기 할라이드 페로브스카이트를 포함하는 광반응층을 형성하는 단계;상기 광반응층 상에 투명 산화물 반도체를 포함하는 채널층을 형성하는 단계; 및상기 채널층의 일부 영역 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,상기 광반응층에 광이 인가되면 상기 드레인 전극의 드레인 전류가 증가되고,상기 게이트 전극층에 게이트 전압이 인가되면 상기 드레인 전극의 드레인 전류가 감소되는,광학 시냅스 소자의 제조방법.

17

제 16 항에 있어서,상기 광반응층을 형성하는 단계는,PbBr2 을 열증착을 이용하여 상기 게이트 절연층 상에 PbBr2를 포함하는 구조체층을 형성하는 단계;상기 구조체층 상에 부틸암모늄 브로마이드(BABr)를 기상 증착하는 단계; 및 상기 기상 증착된 물질이 상기 구조체층 내에 개재됨으로써, 상기 구조체층이 (C4H9NH3)2PbBr4를 포함하는 상기 유무기 할라이드 페로브스카이트로 변환되는 단계;를 포함하여 이루어지는, 광학 시냅스 소자의 제조방법.

18

제 16 항에 있어서,상기 채널층을 형성하는 단계는,아연 산화물 타겟, 인듐-주석 산화물 타겟을 동시에 스퍼터링하거나, 또는 인듐-아연-주석 산화물 타겟을 스퍼터링하여,상기 광반응층 상에 인듐-아연-주석 산화물을 포함하는 층을 형성하여 이루어지는,광학 시냅스 소자의 제조방법.