Pt/Cr/HfO2/Pt/Cr/HfO2/SiO2/Si 게이트 적층구조를 가지는 시냅틱 소자의 전기적 특성 연구 (A Study on the Electrical Characteristics of Synaptic Devices with Pt/Cr/HfO2/Pt/Cr/HfO2/SiO2/Si Gate Stacked Structures)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 73권 / 10호 / 810 ~ 817페이지
· 저자명 : 양정목, 정소연, 김재민, 채수현, 구태환, 장문규

초록

플래시 메모리 구조를 가지는 절연막과 플로팅 게이트 사이의 전자 터널링 현상을 이용해 인간의 뇌의 신호처리 방식을 띄는 뉴로모픽 소자를 제작하였다. 터널 절연막으로 HfO2/SiO2 구조를 사용하였으며, 컨트롤 절연막으로 HfO2를 사용하였다. 플로팅 게이트 및 컨트롤 게이트는 전하 저장에 뛰어난 백금 재료를 사용하였다. 컨트롤 게이트에 인가전압에 따른 시냅틱 소자의 가중치와 윈도우 메모리를 확보하고자 정전용량-전압 측정 진행하였으며, 소자의 터널 절연막에서, 전자의 터널링이 가능한 전압을 전류-전압 특성 곡선을 통하여 7 V로 결정하였다. 컨트롤 게이트에 7 V와 −5.8 V를 인가해줌으로써 평탄대 전압과 문턱 전압을 변화시켜 시냅스 연결 강도를 약화 및 강화하여 시냅스 가중치를 표현했다. 측정된 메모리 윈도우 1.26 V이다. 인가전압 횟수를 변화시켜 여러단계로 시냅스 연결 강도를 조절할 수 있는 시냅틱 소자를 제작하였다. 이는 뉴로모픽 분야에 활용될 수 있다.

영어초록

A neuromorphic device that exhibits the signal processing method of the human brain was fabricated using the electron tunneling phenomenon between the floating gate and the insulating film with a flash memory structure. An HfO2/SiO2 structure was used as the tunnel oxide and HfO2 as the control oxide. Floating gate and control gate platinum, which are excellent for charge storage, are used as materials. Capacitance–voltage measurements were performed to determine the weight of the synaptic device and the window memory according to the applied voltage to the control gate. The voltage at which electrons can tunnel through the tunnel oxide of the device was determined to be 7 V through the current–voltage characteristic curve. Applying 7 V and −5.8 V to the control gate varied the flat band and threshold voltages and depression and potentiation strength of the synaptic connection, allowing the expression of synaptic weights. The measured memory window is 1.26 V. A synaptic device that can adjust the strength of the synaptic connection in several steps was created by varying the number of applied voltages. This device could be used in neuromorphic applications.

참고자료

· 없음