KR102539290B1 - 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자 - Google Patents

금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102539290B1
KR102539290B1 KR1020210048653A KR20210048653A KR102539290B1 KR 102539290 B1 KR102539290 B1 KR 102539290B1 KR 1020210048653 A KR1020210048653 A KR 1020210048653A KR 20210048653 A KR20210048653 A KR 20210048653A KR 102539290 B1 KR102539290 B1 KR 102539290B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active layer
zif
metal
coating
organic framework
Prior art date
Application number
KR1020210048653A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220142203A (ko
Inventor
김태환
전윤제
김영진
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020210048653A priority Critical patent/KR102539290B1/ko
Publication of KR20220142203A publication Critical patent/KR20220142203A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102539290B1 publication Critical patent/KR102539290B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02—Neural networks
    • G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
    • G06N3/063—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using electronic means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/021—Formation of switching materials, e.g. deposition of layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
    • H10N70/245—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies the species being metal cations, e.g. programmable metallization cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821—Device geometry
    • H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/841—Electrodes
    • H10N70/8416—Electrodes adapted for supplying ionic species

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

본 발명은 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 금속-유기 골격체 나노 입자와 고분자를 포함하는 혼합물로 활성층을 형성함으로써 간단한 공정으로 전기 시냅스 소자의 활성층을 형성할 수 있고, 유-무기 복합체를 이용하므로 소자의 유연성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 금속-유기 골격체 나노 입자를 이용하여 활성층을 형성함으로써, 전자 시냅스 소자가 낮은 전력으로도 저항 스위칭 성능을 나타낼 수 있고, 간단한 구조로도 다양한 시냅틱 특성을 구현할 수 있으며, 우수한 내구성 및 신뢰성을 나타낼 수 있다.

Description

금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자{Composition for Forming Active Layer of Electronic Synaptic Device Comprising Metal-Organic Framework, Method for Forming Active Layer Using Same and Electronic Synaptic Device Comprising Active Layer}
본 발명은 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속-유기 골격체를 이용함으로써 내구성 및 신뢰성이 우수하면서 다양한 시냅틱 특성을 구현할 수 있는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자에 관한 것이다.
빅 데이터(big data), 인공지능(artificial intelligence, AI), 사물 인터넷(internet of things, IoT)을 기반으로 한 4차 산업 혁명이 도래하면서, 컴퓨팅 시스템에서 데이터 처리에 대한 수요가 폭발적으로 증가해왔으며, 정보 유형의 다양성으로 인해 데이터 처리가 더욱 복잡해지고 있다.
기존의 폰 노이만 방식의 컴퓨팅 시스템은 메모리 유닛과 중앙처리소자 간의 순차적인 데이터 교환으로 인하여, 대량의 데이터를 처리할 때 시간이 지연되고 전력 소모량이 높은 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로서, 생체 신경 시스템을 모방한 뉴로모픽 시스템(neuromorphic system)이 각광을 받고 있다. 뉴로모픽 시스템은 정보의 병렬 처리가 가능하며 연산/논리기능과 학습/기억기능이 통합된 특성을 가지므로, 폰 노이만 시스템의 단점을 극복할 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 뉴로모픽 시스템의 일종으로서, 생체 시스템의 시냅스를 모방하는 전자 시냅스 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 전자 시냅스 소자는 전극 사이에 금속 산화물 기반의 활성층이 배치된 형태의 구조를 가지며, 성능의 향상을 위해 추가적인 절연층을 배치하거나 활성층의 형성 방법을 변화시키는 기술들이 제안되었다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0064985호는 하부 전극 및 상부 전극 사이에 PCMO, TiN 및 금속산화물 기반의 가변저항층이 순차적으로 구비된 시냅스 소자를 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허공보 제10-1940669호에서는 하부 전극에 금속 산화물층을 형성한 후 산소 플라즈마 처리를 통해 제1 및 제2 저항변화층을 형성한 후 상부 전극이 형성된 구조의 시냅스 소자를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 금속산화물 기반의 시냅스 소자는 물리적 변형에 취약하여 적용 분야에 제한이 있는 문제점이 있다. 특히, 최근에는 기술의 발전에 따라 플렉서블 및 웨어러블 장치가 개발되고 있는데, 이러한 기술에 뉴로모픽 시스템을 접목하기 위해서는 시냅스 소자에 유연성이 요구된다. 그러나 기존의 무기물 기반의 시냅스 소자는 내굴곡성이 낮기 때문에 플렉서블 장치에 적용하기 어렵다는 한계가 있었다.
이에 따라, 유기물을 기반으로 하여 플렉서블 장치에 적용할 수 있는 시냅스 소자를 개발하고자 많은 연구가 이루어졌으나, 유기물 기반의 소자는 기존의 무기물 기반의 시냅스 소자에 비하여 성능이 현저히 낮고 제조 방법이 복잡하다는 단점이 있었다. 또한, 다양한 시냅틱 특성을 구현하고 내구성을 보완하기 위하여 3단자 구조로 소자를 형성하는 경우 회로의 집적화에 불리하며, 처리속도가 지연되고 소모전력이 증가할 수 있다는 단점이 있었다.
따라서, 제조 방법 및 구조가 간단하면서, 저전력으로도 우수한 성능을 구현할 수 있고, 플렉서블 디스플레이 등 유연성이 요구되는 장치에도 적용할 수 있는 전자 시냅스 소자에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 다양한 시냅틱 특성을 구현할 수 있으며 낮은 전력으로도 우수한 성능을 나타내는 전기 시냅스 소자를 제조할 수 있는 활성층 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 활성층 형성용 조성물을 이용하여 용액 공정으로 간단하게 활성층을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 활성층을 포함하는 전기 시냅스 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 중심 금속 이온 및 유기 리간드를 포함하는 금속-유기 골격체 나노 입자 및 고분자를 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 금속-유기 골격체 나노 입자는 상기 고분자 100몰에 대하여 10 내지 50몰 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 금속-유기 골격체의 중심 금속 이온은 Zn2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Cd2+, Fe2+, Fe3+, V3+, Cr3+, Al3+, Mn2+ 및 Mg2+로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속-유기 골격체의 유기 리간드는 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 1-벤질이미다졸(1-benzylimidazole), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨(1-butyl-3-methylimidazolium), 1,3,5-트리카복시벤젠(1,3,5-tricarboxybenzene), 1,3,5-트리스(4-카복시페닐)벤젠(1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene, BTB), 벤젠 디카복실레이트(benzenedicarboxylate), 아미노벤젠 디카복실레이트(aminobenzene dicarboxylate), 1,4-디카복시벤젠(1,4-dicarboxybenzene, BDC), 9,10-안트라센디카복실산(9,10-anthracenedicarboxylic acid), 5-시아노-1,3-벤젠디카복실산(5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid), 4,4'-바이페닐디카복실산(4,4'-biphenyldicarboxylic acid, BPDC), 2,5-디하이드록시벤젠 카복실산(2,5-dihydroxybenzene carboxylic acid), 2,5-디하이드록시-1,4-벤젠 디카복실산(2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylic acid, DOBDC), p-테르페닐-4,4'-디카복실산(p-terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid) 및 2-(디페닐포스피노)테레프탈산(2-(diphenylphosphino)terephthalic acid)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속-유기 골격체는 ZIF-1, ZIF-2, ZIF-3, ZIF-4, ZIF-6, ZIF-7, ZIF-8, ZIF-9 ZIF-65, ZIF-67, ZIF-69, ZIF-90, ZIF-95, MOF-74, MOF-101, MOF-177, UiO-66, UiO-67, UiO-68, MIL-53, MIL-101, HKUST-1, IRMOF-1 및 IRMOF-16로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속-유기 골격체 나노 입자의 평균 입경은 50 내지 300nm일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고분자는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리(9-비닐카바졸)(poly(9-vinylcarbazole), PVK), 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리메틸실세스퀴옥산(polymethylsilsesquioxane, PMSSQ), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리비닐페놀(polyvinylphenol, PVP)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물은 물, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 아이소프로필알코올(isopropyl alcohol) 및 아세톤(acetone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속-유기 골격체 나노 입자는 조성물 전체에 대하여 0.1 내지 5중량% 포함될 수 있다.
본 발명은 또한, 금속-유기 골격체 나노 입자, 고분자 및 용매를 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층을 건조시켜 활성층을 형성하는 단계를 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성 방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 혼합 용액의 코팅은 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 바 코팅(bar coating), 딥 코팅(dip coating), 커튼 코팅(curtain coating), 슬롯 코팅(slot coating), 롤 코팅(roll coating) 또는 그라비어 코팅(gravure coating)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에서, 상기 혼합 용액의 코팅이 스핀 코팅에 의해 수행되는 경우, 스핀 코팅의 회전수는 1,500 내지 3,000rpm인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 하부 전극; 상부 전극; 및 상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 사이에 구비되고, 복수의 금속-유기 골격체 나노 입자가 고분자 매트릭스 내에 분산된 형태의 활성층을 포함하는, 전자 시냅스 소자를 제공한다.
본 발명에서, 상기 활성층의 두께는 100 내지 500nm인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 상부 전극은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 아연(Zn), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속-유기 골격체 나노 입자와 고분자를 포함하는 혼합물로 활성층을 형성함으로써 간단한 공정으로 전기 시냅스 소자의 활성층을 형성할 수 있고, 유-무기 복합체를 이용하므로 소자의 유연성을 확보할 수 있다. 또한, 금속-유기 골격체 나노 입자의 이온 트랩 효과로 인하여 활성층 내부에 전도성 필라멘트가 용이하게 형성되므로, 낮은 전력으로도 우수한 저항 스위칭 성능을 나타내는 전자 시냅스 소자를 제조할 수 있다. 본 발명의 전기 시냅스 소자는 간단한 구조로도 다양한 시냅틱 특성을 구현할 수 있고, 우수한 내구성 및 신뢰성을 나타내므로, 뉴로모픽 시스템에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기 시냅스 소자의 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 시냅스 소자에서, 활성층에 전도성 필라멘트가 형성 또는 소멸되는 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 ZIF-8 나노입자의 SEM 이미지(a) 및 상기 ZIF-8 나노입자에 대한 입경 분포 그래프(b)를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ZIF-8:PVP 나노복합체에서 아연(Zn) 원자에 대해 EDX 분광법을 수행했을 때 나타나는 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ZIF-8:PVP/ITO/glass 구조체의 단면에 대한 SEM 이미지를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/Al 소자의 광학 현미경 사진을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해 반복적인 직류 전압 스윕을 수행하여 측정한 전류-전압 그래프를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 및 Ag/PVP/ITO 소자에 대해 스윕을 500회 수행하여 측정한 전류-전압 그래프를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 및 Ag/PVP/ITO 소자에 대해 반복 스윕을 수행하여 측정한 저항 그래프를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해 컨덕턴스를 측정한 결과 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 ZIF-8의 함량이 상이한 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해, 펄스 수에 따른 컨덕턴스를 측정한 결과 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에서 스핀 코팅 횟수가 상이한 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해, 펄스 수에 따른 컨덕턴스 그래프 및 소자 단면의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해, 펄스 수에 따른 정규화 전류 및 이완 상수를 측정한 결과 그래프를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 STDP 특성 시험 결과를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
본 발명의 각 구성 요소를 설명함에 있어서, 구성 요소가 다른 구성 요소 "상에 형성"된다고 할 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 있는 경우 뿐만 아니라, 그 사이에 하나 이상의 또다른 구성 요소를 포함하는 형태를 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명은 전기 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 상기 조성물을 이용한 활성층 및 이의 형성 방법, 및 상기 활성층을 포함하는 전기 시냅스 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
생체 시스템의 시냅스는 전기적 신호에 의해 신호 전달 물질인 뉴로트랜스미터(neurotransmitter)가 시냅스를 통해 프리-시냅틱(pre-synaptic) 뉴런에서 포스트-시냅틱(post-synaptic) 뉴런으로 이동할 수 있도록 하여 신호를 처리한다. 이 과정에서 시냅스의 이온 분포와 포스트-시냅틱 뉴런에서 리셉터(receptor)의 뉴로트랜스미터 농도가 변하면서 시냅스 가중치(synaptic weight)가 변하는 학습 및 기억 기능을 갖게 되며, 아날로그 특성에 의해 시냅스 가중치가 점진적으로 증가/감소하는 강화(potentiation)/억제(depression) 특성이 나타난다. 또한, 짧은 시간 이후에 기억된 정보가 소멸되는 단기 기억(short-term memory) 특성과 시간이 지남에 따라 기억이 변하지 않는 장기기억(long-term memory) 특성을 모두 가진다.
전자 시냅스 소자는 이러한 생체 시스템의 시냅스를 모방하는 뉴로모픽 시스템으로, 인가되는 전압 펄스에 따라 저항 값이 변화하고 일정 시간 이를 저장하는 비휘발성 메모리 역할을 한다. 이러한 전자 시냅스 소자의 일종으로서 금속-절연체-금속 구조의 2단자(two-terminal) 저항 메모리를 멤리스터(memristor) 또는 멤리스티브 소자(memristive device)라 한다. 멤리스티브 소자는 집적화에 유리하고, 정보의 처리 속도가 빠르며 전력의 소모가 낮으며, 아날로그 데이터 처리 방식을 나타내는 특성을 가진다.
본 발명에서는, 고분자 매트릭스에 금속-유기 골격체 나노입자가 분산된 형태의 활성층을 이용하여 전자 시냅스 소자를 제조한다. 본 발명에 따른 전자 시냅스 소자는 간단한 방법으로 제조 가능하면서, 학습 및 기억 기능, 아날로그 특성, 단기기억-장기기억 특성 변화와 같은 다양한 시냅틱 특성을 나타내고, 낮은 전력으로도 구동이 가능하며, 내구성 및 신뢰성이 우수한 장점을 지닌다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기 시냅스 소자의 모식도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기 시냅스 소자는 하부 전극(100), 상기 하부 전극 상에 위치하는 활성층(200) 및 상기 활성층 상에 위치하는 상부 전극(300)을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 전자 시냅스 소자의 종류에 대해 구체적으로 한정하지 않으나, 예를 들면, 인가되는 전압에 따라 저항이 변화되는 비휘발성 메모리 소자일 수 있다.
본 발명에서, 상기 하부 전극(100)은 도전성 금속 또는 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
상기 하부 전극으로 이용되는 도전성 금속 또는 도전성 산화물의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 도전성 금속은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 금(Au), 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금일 수 있고, 도전성 산화물은 TO(Tin Oxide), ATO(Antimony-doped Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), FITO(Fluorinated Indium Tin Oxide), IZO(Indium-doped Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 및 ZnO(Zinc Oxide) 중 하나 이상일 수 있다.
상기 하부 전극은 지지체 상에 형성될 수 있고, 이 때 지지체는 하부 전극을 지지하는 역할을 한다.
상기 지지체의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 유리, 실리콘, P-도핑된 실리콘(P+ doped-Si), SOI(Silicon on insulator), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌글리콜 나프탈레이트(polyethylene glycol naphthalate, PEN), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 스테인리스 스틸(stainless steel) 및 라이스 페이퍼(Rice paper) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
이 중, 전기 시냅스 소자에 플렉서블(flexibe)한 성질을 부여하기 위하여, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌글리콜 나프탈레이트(polyethylene glycol naphthalate, PEN), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 플라스틱 기판이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에서, 상부 전극(300)은 도전성 금속 또는 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
상기 상부 전극으로 이용되는 도전성 금속 또는 도전성 산화물의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 도전성 금속은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 아연(Zn), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 인듐(In), 갈륨(Ga) 또는 이들의 합금일 수 있고, 도전성 산화물은 TO(Tin Oxide), ATO(Antimony-doped Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), FITO(Fluorinated Indium Tin Oxide), IZO(Indium-doped Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 및 ZnO(Zinc Oxide) 중 하나 이상일 수 있다. 이 중, 상부 전극의 이온화에 의해 전도성 필라멘트를 용이하게 형성하기 위하여, 은(Ag) 전극을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 하부 전극 및 상부 전극은 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD), 펄스레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition, PLD), 열 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(Electron-beam Evaporation), 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 분자선 에피택시 증착법(Molecular Beam Epitaxy, MBE), 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 및 용액공정법 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하부 전극 및 상부 전극의 형성 방법은 동일하거나 다를 수 있다.
상기 하부 전극 및 상부 전극은 전극 형성을 위한 막을 형성한 다음, 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판 상에 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
상기 상부 전극 및 하부 전극의 형태는 소자의 구조에 따라 적절하게 변형하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극은 기판 형태로 형성되고, 상부 전극은 서로 이격된 복수개의 전극 유닛을 포함하는 패턴 형태로 형성될 수 있다. 또는, 하부 전극 및 상부 전극이 십자(+) 형태로 교차된 크로스바 어레이(Cross-bar array) 형태로 형성될 수도 있다.
본 발명에서, 활성층(200)은 상기 하부 전극(100) 및 상부 전극(300) 사이에 구비되는 절연층으로, 전압의 인가에 따라 활성층 내에 하부 전극과 상부 전극을 연결하는 도전성 필라멘트가 형성 또는 소멸되어 저항의 변화를 유도한다.
상기 활성층은 1층의 단층 구조를 가질 수도 있고, 2층 또는 3층의 다층 구조를 가질 수도 있다.
상기 활성층은 연속 상을 형성하는 매트릭스를 포함할 수 있으며, 상기 매트릭스는 고분자를 이용하여 형성될 수 있다. 그런데, 고분자 매트릭스만을 이용하여 활성층을 형성하면 시냅스의 강화(potentiation)/억제(depression) 거동이 뚜렷하게 나타나지 않는 등, 시냅틱 특성을 구현하기 어렵다는 한계가 있다. 본 발명에서는 고분자 매트릭스 중에 금속-유기 골격체 나노입자가 분산된 유-무기 복합체 형태의 활성층을 이용함으로써, 다양한 시냅틱 특성을 나타내는 전기 시냅스 소자를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 상기 활성층은 금속-유기 골격체 및 고분자를 포함하는 조성물로 형성될 수 있으며, 고분자 매트릭스 내에 복수의 금속-유기 골격체 나노입자가 분산된 형태일 수 있다.
상기 활성층 내에서, 금속-유기 골격체는 고분자 100중량부에 대하여 3 내지 250중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 20 내지 100중량부, 더 바람직하게는 30 내지 70중량부 포함될 수 있다. 또한, 상기 활성층에서, 금속-유기 골격체는 고분자 100몰에 대하여 2 내지 150몰 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 50몰, 더 바람직하게는 15 내지 35몰 포함될 수 있다. 상기 중량 또는 몰 범위에서, 전압의 인가에 따라 고분자 매트릭스에 분산된 금속-유기 골격체 입자가 전도성 필라멘트를 형성할 수 있다. 이에 따라, 낮은 전력으로도 강화/억제 거동과 같은 시냅틱 특성을 뚜렷하게 나타내는 소자를 제조할 수 있다.
상기 금속-유기 골격체는 분자배위결합을 통해 중심 금속 이온이 유기 리간드와 결합하여 형성된 유무기 화합물로서, 다공성 구조를 가질 수 있다. 본 발명에서, 상기 금속-유기 골격체의 우수한 전기적 특성에 의해 활성층 내부에 저항 변화의 원인이 되는 전도성 필라멘트가 용이하게 형성될 수 있다. 따라서, 이를 전기 시냅스 소자의 활성층에 적용함으로써, 낮은 전력으로도 구동이 가능하며 내구성 및 신뢰성이 우수한 시냅틱 특성을 구현하는 전기 시냅스 소자를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 전기 시냅스 소자는 생체 시스템의 시냅스를 모방하는 다양한 시냅틱 특성을 나타낼 수 있다.
상기 금속-유기 골격체의 중심 금속 이온은 Zn2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Cd2+, Fe2+, Fe3+, V3+, Cr3+, Al3+, Mn2+ 및 Mg2+ 중 하나 이상일 수 있다.
상기 금속-유기 골격체의 유기 리간드는 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 1-벤질이미다졸(1-benzylimidazole), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨(1-butyl-3-methylimidazolium), 1,3,5-트리카복시벤젠(1,3,5-tricarboxybenzene), 1,3,5-트리스(4-카복시페닐)벤젠(1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene, BTB), 벤젠 디카복실레이트(benzenedicarboxylate), 아미노벤젠 디카복실레이트(aminobenzene dicarboxylate), 1,4-디카복시벤젠(1,4-dicarboxybenzene, BDC), 9,10-안트라센디카복실산(9,10-anthracenedicarboxylic acid), 5-시아노-1,3-벤젠디카복실산(5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid), 4,4'-바이페닐디카복실산(4,4'-biphenyldicarboxylic acid, BPDC), 2,5-디하이드록시벤젠 카복실산(2,5-dihydroxybenzene carboxylic acid), 2,5-디하이드록시-1,4-벤젠 디카복실산(2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylic acid, DOBDC), p-테르페닐-4,4'-디카복실산(p-terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid) 및 2-(디페닐포스피노)테레프탈산(2-(diphenylphosphino)terephthalic acid) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 금속-유기 골격체는 유기 리간드의 종류에 따라 이미다졸레이트계, 카복실레이트계 등으로 분류될 수 있다. 본 발명에서, 이미다졸레이트계 리간드를 포함하는 금속-유기 골격체를 사용하는 경우, 폴리머 매트릭스와의 호환성이 우수하고, 전압 인가 시 전도성 필라멘트가 안정적으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 2단자(two-terminal)의 간단한 구조로도 다양한 시냅틱 특성을 나타내면서 내구성 및 신뢰성이 우수한 고성능 전기 시냅스 소자를 제조할 수 있으므로 바람직하다.
바람직하게, 상기 금속-유기 골격체로서 ZIF-1, ZIF-2, ZIF-3, ZIF-4, ZIF-6, ZIF-7, ZIF-8, ZIF-9 ZIF-65, ZIF-67, ZIF-69, ZIF-90, ZIF-95와 같은 ZIF(Zeolitic imidazolate framework)계 MOF; MOF-74, MOF-101, MOF-177, UiO-66, UiO-67, UiO-68, MIL-53, MIL-101, HKUST-1, IRMOF-1, IRMOF-16와 같은 카복실레이트계 MOF 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 금속-유기 골격체들은 시그마 알드리치(Sigma-Aldrich), 바스프(BASF SE) 등으로부터 상업적으로 입수하여 사용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속-유기 골격체는 나노입자 형태인 것이 바람직하다. 금속-유기 골격체 나노입자의 평균 입경은 10 내지 1,000nm일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 300nm, 더 바람직하게는 80 내지 200nm, 가장 바람직하게는 100 내지 160nm일 수 있다. 여기서, 입경이란 활성층의 일 단면을 관찰하여 검출한 입자들의 원 상당 직경(equivalent circular diameter)을 의미한다. 상기 나노입자의 평균 입경은 활성층의 두께를 고려하여 적절히 조절할 수 있다.
상기 고분자는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리(9-비닐카바졸)(poly(9-vinylcarbazole), PVK), 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리메틸실세스퀴옥산(polymethylsilsesquioxane, PMSSQ), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리비닐페놀(polyvinylphenol, PVP) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 금속-유기 골격체를 고분자 매트릭스에 분산시킨 유-무기 복합체 형태의 활성층을 사용하여, 플렉서블 및 웨어러블 장치와 같이 유연성이 요구되는 분야에 적용 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에서, 상기 활성층은 금속-유기 골격체, 고분자 및 용매를 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층을 건조시켜 활성층을 형성하는 단계를 통해 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 혼합 용액은 고분자를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하고, 상기 고분자 용액에 금속-유기 골격체 나노 입자를 혼합함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에서, 상기 용매는 특별히 제한되지 않으며, 고분자와 금속-유기 골격체의 종류에 맞도록 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 물, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 아이소프로필알코올(isopropyl alcohol), 아세톤(acetone) 등으로부터 선택되는 1종 이상의 용매를 사용할 수 있다.
상기 금속-유기 골격체는 상기 혼합 용액 전체에 대하여 0.1 내지 5중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 2중량%, 더 바람직하게는 0.8 내지 1.5중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 전압의 인가에 따라 활성층에 전도성 필라멘트가 용이하게 형성 또는 소멸될 수 있다. 이에 따라, 낮은 전력으로도 강화/억제 거동과 같은 시냅틱 특성을 뚜렷하게 나타내는 소자를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 상기 혼합 용액의 코팅은 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 바 코팅(bar coating), 딥 코팅(dip coating), 커튼 코팅(curtain coating), 슬롯 코팅(slot coating), 롤 코팅(roll coating), 그라비어 코팅(gravure coating) 등의 방법으로 수행될 수 있다. 특히, 스핀 코팅을 이용하여 활성층을 형성하는 경우, 스핀 코팅 회전수는 1,500 내지 3,000rpm, 바람직하게는 1,800 내지 2,500rpm, 가장 바람직하게는 2,000rpm으로 설정할 수 있다. 회전수를 상기 범위로 설정하는 경우, 활성층의 두께를 균일하게 형성할 수 있고, 시냅스의 강화/억제 거동 특성을 유사하게 모방할 수 있다.
본 발명에서, 상기 혼합 용액이 코팅되는 기판은 전기 시냅스 소자의 하부 전극일 수 있으며, 이 경우 하부 전극 상에 용액을 코팅하는 간단한 공정으로 활성층을 형성할 수 있는 이점이 있다.
상기 혼합 용액을 코팅하여 코팅층을 형성한 후, 코팅층을 건조시켜 잔존 용매를 제거함으로써 활성층을 형성할 수 있다. 상기 건조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 100 내지 200℃의 온도에서 열처리함으로써 수행될 수 있다.
형성된 활성층의 두께는 10 내지 1,000nm일 수 있고, 바람직하게는 100 내지 500nm, 더 바람직하게는 200 내지 400nm일 수 있다. 이 경우, 스핀 코팅을 이용한 활성층 형성이 용이할 뿐만 아니라, 활성층이 우수한 저항 스위칭 특성을 나타낼 수 있고, 나노 입자의 크기에 영향을 받지 않는 활성층을 형성할 수 있다.
상기 활성층에는 전압의 인가에 따라 전도성 필라멘트(conductive filament)가 형성 또는 소멸될 수 있으며, 이에 따라 소자가 SET/RESET 특성을 나타낼 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 시냅스 소자에서, 활성층에 전도성 필라멘트가 형성 또는 소멸되는 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참고하면, 전기 시냅스 소자에 전압(+V)이 인가되는 경우 상부 전극(Ag)이 이온화되어 하부 전극(ITO) 측으로 이동하며, 금속-유기 골격체를 포함하는 고분자 매트릭스에 트랩이 형성되고 전자가 공급된다. 이온화된 상부 전극 물질은 전자를 받아들임으로써 환원되어 하부 전극 상에 축적된다. 이러한 원리에 의해 활성층 내에 전도성 필라멘트가 성장하고, 인가 전압이 양의 전압 영역에서 SET 전압(+Vset)에 도달하면 두 전극 사이에 전도성 필라멘트가 완전히 형성된다. 반대로 음의 전압 영역에서는 SET 공정과 반대되는 반응으로 인해 RESET 전압(-Vreset)에서 전도성 필라멘트가 소멸되어, 저항 상태가 저저항 상태(LRS)에서 고저항 상태(HRS)로 전환된다. 이러한 원리에 의해, 소자가 저항 스위칭 거동을 나타낼 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 종래의 산소 결함을 이용한 필라멘트 형성과 다른 원리로 전도성 필라멘트를 형성한다. 본 발명에 따른 전기 시냅스 소자는 일정한 전압을 반복적으로 주었을 때 전류가 지속적으로 증가하거나 감소하는 특성이 나타난다. 즉, 본 발명에 따르면 생체 시스템의 시냅스에서의 강화 및 억제 현상을 성공적으로 모방할 수 있다.
이에 더해, 본 발명의 전기 시냅스 소자는 단기 기억-장기 기억 천이와 같은 다양한 시냅틱 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 낮은 전력으로도 저항의 변화에 따른 시냅틱 특성을 구현할 수 있고, 내구성 및 신뢰성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 전기 시냅스 소자는 뉴로모픽 컴퓨팅 구현에 바람직하게 이용될 수 있다. 또한, 종래의 금속 산화물 활성층을 이용한 소자와 달리 유연성을 확보할 수 있으므로, 플렉서블 및 웨어러블 장치에도 유용하게 적용될 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 일부 실험방법과 조성을 나타낸 것으로, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다.
제조예 1: 금속-유기 골격체 나노입자 제조
아세톤 685mmol에 질산아연 6수화물(zinc nitrate hexahydrate) 0.8mmol 및 2-메틸이미다졸 20mmol을 각각 혼합하고, 55℃에서 20분 동안 자기 교반(magnetic stirring)을 수행하였다. 상기 질산아연 6수화물 용액을 2-메틸이미다졸 아세톤 용액에 붓고, 등온에서 30분간 교반하였다. 그 후, 백색의 침전물을 수집하여 금속-유기 골격체로서 ZIF-8 나노입자를 수득하였다.
도 3의 (a)는 제조된 ZIF-8 나노입자의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 이미지를 나타내며, (b)는 SEM 이미지에서 무작위로 선택한 100개의 ZIF-8 나노입자에 대해 입경 분포를 나타낸 그래프이다. 상기 그래프의 결과로부터, 제조된 나노입자의 입경은 50 내지 300nm의 범위 내에 있으며, 대부분 80 내지 200nm의 범위 내이고, 다량의 입자가 100 내지 160nm의 범위 내의 입경을 가지는 결과를 확인하였으며, 평균 입경은 132.2 ± 37.7 nm로 계산되었다.
제조예 2: 금속-유기 골격체 및 고분자의 혼합 용액 제조
제조예 1의 ZIF-8 나노입자를 에탄올로 3회 세척하고, 4,000rpm에서 60분 동안 원심분리하여 잔류 부산물을 제거한 후, 에탄올 100mL로 희석하여 ZIF-8 분산액을 준비하였다. 폴리비닐피롤리돈(PVP) 분말 100mg을 에탄올 5mL에 30분 동안 자기 교반하여 PVP 용액을 제조한 후, 상기 PVP 용액에 ZIF-8 분산액 0.4mL를 첨가하여 용액 내에 ZIF-8 나노입자가 1중량% 포함되도록 혼합하고, 30분 동안 실온에서 자기 교반하여 ZIF-8:PVP 나노복합체 용액을 제조하였다. 이 때, ZIF-8와 PVP는 약 22:100의 몰비로 존재하였다.
도 4는 상기 ZIF-8:PVP 나노복합체에서 아연(Zn) 원자에 대해 EDX(Energy Dispersive X-ray) 분광법을 수행했을 때 나타나는 SEM 이미지로서, 아연 원자가 입자 표면에 광범위하게 분산되어 있는 것을 확인하였으며, 이를 통해 ZIF-8 나노입자가 PVP와 완전히 혼합되었음을 알 수 있었다.
제조예 3: 전기 시냅스 소자 제조
ITO 코팅된 글라스를 준비하고, 아세톤, 메탄올, 증류수 순으로 상온에서 각 20분씩 초음파 처리를 하여 세척하였다. 세척된 기판을 순도 99.9%의 질소 가스를 사용하여 건조시키고, 20분 동안 자외선 오존 세정제로 처리하였다.
건조된 ITO/glass 상에 제조예 2에서 제조한 ZIF-8:PVP 나노복합체 용액을 2,000rpm으로 상온에서 30초 동안 스핀 코팅하였다. 그 다음, 핫플레이트(hot plate)에서 145℃로 30분 동안 어닐링(annealing)하여 잔류 용매를 제거함으로써 활성층을 형성하였다. 도 5는 ZIF-8:PVP/ITO/glass의 단면에 대한 SEM 이미지를 나타내는 것으로, ZIF-8:PVP 활성층이 215.6nm의 두께로 균일하게 형성되었음을 확인할 수 있었다.
1×10-6Torr의 압력 조건에서 두께 250nm, 직경 1mm의 Ag 전극을 상기 활성층 상에 열 증착(thermal evaporation)시켜, 패턴 형태의 Ag 전극을 형성하였다.
이로써, 글라스 상에 ITO 하부 전극, ZIF-8:PVP 활성층 및 Ag 상부 전극이 형성된 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 구조의 전기 시냅스 소자를 제조하였다.
실험예 1: 전도성 필라멘트 형성 확인 및 분석
SiO2 기판에 가로 직사각형 모양의 Ag/ZIF-8:PVP/Al 소자를 제조하고, 광학 현미경 사진을 촬영하여 도 6에 나타내었다.
도 6의 (a)를 참조하면, Ag/ZIF-8:PVP/Al 소자에 외부 전극이 인가되지 않은 상태(위)와 Ag 전극에 +60V의 외부 전압이 인가된 상태(아래)를 확인할 수 있으며, 외부 전압이 인가된 경우 전도성 필라멘트(CF)가 형성된 것을 육안으로 확인할 수 있었다.
이를 구체적으로 분석하기 위하여 전도성 필라멘트(CF)가 형성된 영역에 대해 SEM 및 EDX 분석을 수행하여, 그 결과를 도 6의 (b) 및 (c)에 나타내었다. 이를 참조하면, Ag가 전도성 필라멘트의 주요 구성요소로서, Ag/ZIF-8:PVP/Al 구조에서 소자의 거동이 Ag의 전기화학적 금속화에 의해 기반한 것임을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 전압 스윕에 의한 전기적 특성 분석
제조예 3에서 제조한 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대하여, 반복적인 직류 전압 스윕 하에서 전류의 변화를 측정하고, 전류-전압(I-V) 그래프를 도 7에 나타내었다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 소자에 대해 반복적으로 전압 스윕을 수행한 결과, 0V에서 1.0V로 양전압을 인가하는 경우 전류가 점진적으로 상승하고, 0V에서 -2.0V로 음전압을 인가하는 경우 전류가 저하됨을 확인하였다.
이와 같이 연속적인 스윕으로 인해 전류가 점진적으로 증가하고 감소한다는 사실로부터, 본 발명의 전기 시냅스 소자가 생체 시냅스의 강화 및 억제 현상을 나타내며, 학습 및 암기와 관련한 생물학적 시냅스의 가중치 변화를 성공적으로 모방하고 있다는 것을 알 수 있었다.
실험예 3: 저항 스위칭 거동 분석
제조예 3에서 제조한 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자 및 Ag/PVP/ITO 구조의 소자에 대하여, 전압을 0V → +2.0V → 0V → -4.0V → 0V로 변화시키면서 스윕을 500회 반복하여 I-V 스윕 측정을 수행하고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8의 (a)는 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대한 스윕 측정 결과로서, 외부 전압을 인가하였을 때 1.82V에서 첫번째 저항 스위칭 거동이 관찰되었으며, 반복 스윕 결과 상기 전기 시냅스 소자가 양극성 저항 스위칭(bipolar resistance-switching, BRS) 거동을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 양(positive) 전압 범위에서, 초기 전압에서 소자가 고저항 상태(HRS)에 있으며, 전압이 증가할수록 전류가 점차 증가하고, 특정 전압에 도달하면 전류가 급격하게 증가하여 HRS에서 저저항 상태(LRS)로 전환되는 현상, 즉 SET 프로세스가 나타났다. 반면 음(negative) 전압 범위에서는, 소자가 LRS에 있다가, 전압이 특정 전압에 도달하면 전류가 급격히 감소하여 HRS로 전환되는 RESET 프로세스가 나타났다. 도 8의 (b)는 SET 및 RESET 전압에 대한 통계 데이터를 나타낸 것으로, 해당 전압의 평균값은 각각 1.24±0.12V 및 -2.75±0.33V로 측정되었다.
반면, 도 8의 (c)는 Ag/PVP/ITO 구조의 소자에 대한 스윕 측정 결과로, 이를 참조하면 활성층의 고분자 매트릭스에 ZIF-8 나노입자가 포함되지 않는 경우, 저항 스위칭 거동이 나타나지 않는 것을 확인하였다.
이러한 결과를 통해, 활성층에서 ZIF-8 나노입자의 유무가 소자의 저항 스위칭 거동에 중요한 의미가 있음을 알 수 있었다.
실험예 4: 저항 측정을 통한 소자의 성능 및 내구성 분석
제조예 3에서 제조한 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자 및 Ag/PVP/ITO 구조의 소자에 대하여, 전압을 0V → +2.0V → 0V → -4.0V → 0V로 변화시키면서 스윕을 반복하고, 0.2V에서 HRS 및 LRS에서의 저항을 측정하여 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9의 (a)는 스윕 횟수에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자의 저항 분포를 나타낸 것으로, 스윕 횟수가 증가하여도 저항이 안정적으로 유지되는 결과를 확인하였다. 또한, 이를 바탕으로 RON/ROFF 비율을 계산한 결과 7.8x103로 높은 값을 얻었고, 이로부터 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에서 정보 처리량 및 학습량이 우수할 것임을 알 수 있었다. 도 9의 (b)는 실온에서 1.3x104 초 동안 시간에 따른 저항을 측정한 결과로, 시간이 지나도 저항이 유사한 수준으로 측정되었다. 이러한 결과를 통해, Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자의 우수한 저항 스위칭 특성 및 내구성을 확인할 수 있었다.
반면, 도 9의 (c)는 Ag/PVP/ITO 구조의 소자에 대해 스윕에 따른 저항을 측정한 결과로, 스윕을 100회 반복했을 때 저항 스위칭 거동의 횟수가 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.
이를 통해, 활성층에 ZIF-8 입자를 도입하는 것이 소자의 시냅틱 특성의 저항 스위칭 성능 및 내구성에 중요한 의미가 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 5: 컨덕턴스 측정을 통한 강화/억제 특성 분석
도 10은 제조예 3에서 제조한 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 구조의 전기 시냅스 소자에 대해 컨덕턴스를 측정한 결과 그래프이다.
도 10의 (a)는 펄스 수에 따른 전기 시냅스 소자의 컨덕턴스 변화를 측정한 결과로서, 첫번째 펄스(0.8V @ 1ms)를 가했을 때 컨덕턴스는 261μS로 측정되었으며, 펄스가 계속되면 컨덕턴스가 점진적으로 증가하여 317μS에 도달하였다. 반면, 101번째 펄스(-0.8V @ 1ms) 이후 컨덕턴스가 급격히 저하되며, 펄스가 계속되면 컨덕턴스가 286μS에서 235μS까지 점차 감소하였다.
이와 같은 현상은 생체 시스템의 시냅스에서 나타나는 아날로그 특성 및 강화(potentiation)/억제(depression) 특성과 관련된 것으로, ZIF-8을 사용한 제조예 3의 소자가 시냅스 신호 시스템과 유사한 강화/억제 거동을 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 이러한 강화/억제 프로세스를 10회 반복한 결과 소자가 성능의 저하 없이 안정적으로 작동하는 것을 확인하였다.
도 10의 (b)는 5개의 서로 다른 셀에 대해 동일한 측정을 수행한 결과를 나타낸 것으로, 5개 각각에 대해 강화/억제 프로세스를 수행하였을 때 매우 신뢰성 있는 결과를 얻었다.
이러한 결과를 통해, 본 발명에 따른 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자가 학습 및 암기와 관련한 생체 시냅스의 신호 전달 능력을 성공적으로 모방하고 있다는 것을 알 수 있었다.
실험예 6: 금속-유기 골격체의 함량에 따른 강화/억제 특성 분석
ZIF-8를 1중량% 포함하는 혼합 용액으로 활성층을 제조한 제조예 3의 소자에 대하여 펄스 수에 따른 컨덕턴스 변화를 측정한 결과를 도 11에 나타내었다. 또한, 제조예와 동일한 방법으로 제조하되, 활성층의 ZIF-8 함량을 0중량%, 0.1중량% 및 0.5중량%로 다르게 하여 소자를 제조하고, 펄스 수에 따른 컨덕턴스 변화를 측정하여 그 결과를 도 11에 함께 나타내었다.
도 11에 따르면, ZIF-8을 1중량% 포함하고 ZIF-8과 PVP의 몰비가 약 22:100인 나노복합체로 활성층을 제조한 경우 펄스 수에 따라 컨덕턴스가 현저하게 증가하였다가, 101번째부터 급격히 감소하는 결과를 나타내었으며, 이를 통해 생체 시스템의 시냅스와 같이 강화/억제 특성이 나타나는 것을 확인하였다.
그러나 ZIF-8의 함량이 0.5중량%로 감소하여 ZIF-8과 PVP의 몰비가 약 11:100이 되면 이러한 강화/억제 특성이 저하되었으며, ZIF-8의 함량이 0.1중량%로 감소하여 ZIF-8과 PVP의 몰비가 약 2:100이 되면 이러한 경향성이 더욱 약해지는 결과가 나타났다. 또한, ZIF-8이 포함되지 않은 경우 강화/억제 특성의 구현이 불가능하였다.
이에 따라, ZIF-8이 1중량% 포함된 용액으로 활성층을 형성한 경우 소자의 뉴로모픽 특성이 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
실험예 7: 스핀 코팅 회전수에 따른 강화/억제 특성 및 SEM 이미지 분석
활성층 형성시 스핀 코팅의 회전수를 2,000rpm으로 하여 제조된 제조예 3의 소자에 대하여 펄스 수에 따른 컨덕턴스 변화를 측정한 결과 그래프 및 소자 단면의 SEM 이미지를 도 12에 나타내었다. 또한, 제조예 3과 동일한 방법으로 제조하되, 스핀 코팅의 회전수를 1,500rpm 및 3,000rpm으로 다르게 하여 활성층을 형성하고, 펄스 수에 따른 컨덕턴스 변화를 측정한 결과 그래프 및 소자 단면의 SEM 이미지를 도 12에 함께 나타내었다.
도 12에 따르면, 스핀 코팅의 회전수가 2,000rpm인 경우 우수한 강화/억제 특성이 나타나고, 두께가 안정적으로 형성된 것을 확인하였다. 반면, 스핀 코팅 회전수를 3,000rpm으로 하여 활성층을 형성한 경우, 컨덕턴스의 변화폭이 비교적 크게 측정되어 시냅스의 가소성 특성과 다소 차이를 보였고, 표면의 균일성이 저하되었다. 또한, 회전수가 1,500rpm인 경우 강화/억제 특성이 저하되고, 활성층 표면에 뚜렷한 굴곡이 관찰되었다.
이에 따라, 스핀 코팅의 회전수를 2,000rpm으로 하여 활성층을 형성한 경우 두께가 균일하게 형성되며, 소자의 뉴로모픽 특성이 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
실험예 8: 소자의 단기 기억-장기 기억 전환 특성 확인
제조예 3의 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해, 펄스 수(N)를 5, 10, 15, 20 및 30으로 증가시키면서 정규화 전류(normalized current) 및 이완 상수(relaxation constant, τ)를 측정하여 도 13에 나타내었다.
도 13의 (a)를 참조하면, 펄스 수가 5인 경우 시간이 지남에 따라 전류가 빠르게 감소하였으나, 펄스 수가 증가함에 따라 전류의 감소 속도가 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 펄스 수가 5, 10, 15, 20 및 30으로 증가함에 따라, 180초 후 정규화된 전류가 각각 45.3%, 56.8%, 68.6%, 85.1% 및 97.8%로 증가하는 결과가 나타났다. 또한, 도 6의 (b)로부터, 펄스 수의 증가에 따라 이완 상수도 증가하는 결과를 확인하였다.
이를 통해, 외부 인가 자극 횟수에 의해 소자의 전류 보존율이 변화하고, 단기 기억(STM)에서 장기 기억(LTM)으로 전환되었음을 확인하였다.
실험예 9: 스파이크 시점 의존 가소성(STDP) 시험
제조예 3의 Ag/ZIF-8:PVP/ITO 소자에 대해, 스파이크 시점 의존 가소성(spike-timing-dependent plasticity, STDP) 특성을 시험하여 도 14에 나타내었다. STDP는 뉴로모픽 시스템의 기억 및 학습과 관련된 중요한 시냅틱 특성으로서, 프리-시냅틱 뉴런(pre-synaptic neuron)과 포스트-시냅틱 뉴런(post-synaptic neuron)이 전송하는 전기 신호 간의 상대적 시간 차이에 의해 시냅스 가중치(synaptic weight)가 변화하는 특징을 나타낸다.
STDP 특성 시험을 위하여 프리-시냅틱 스파이크와 포스트-시냅틱 스파이크에 해당하는 전기 펄스를 생성하고, 상부 전극에 펄스를 인가하여 시냅스 가중치에 대응되는 컨덕턴스의 변화량을 측정한 후, 그 결과를 도 14에 나타내었다.
도 14의 그래프에서, Δt는 프리-시냅틱 스파이크 펄스와 포스트-시냅틱 스파이크 펄스 간의 시간차를 나타내고, ΔW는 시냅스 가중치의 변화량을 나타낸다. 도 14에 따르면, 포스트-시냅틱 스파이크 전에 프리-시냅틱 스파이크가 인가되는 경우(Δt>0), 두 스파이크 사이의 간격이 좁은 경우에는 Δt가 증가함에 따라 ΔW이 증가하고, ΔW이 최대값에 도달한 이후로는 Δt가 더 증가하면 ΔW가 감소하였다. 반대로, 포스트-시냅틱 스파이크가 프리-시냅틱 스파이크 전에 인가되는 경우(Δt<0), ΔW이 최소값에 도달할 때까지는 Δt가 음의 방향으로 커질수록 ΔW이 감소하고, ΔW이 최소값에 도달한 이후로는 Δt가 음의 방향으로 커질수록 ΔW가 증가하는 것을 확인하였다.
이를 통해, 본 발명의 소자가 뇌의 뉴런 사이의 연결강도를 조정하는 생물학적 과정을 모방할 수 있음을 증명하였다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 하부 전극
200: 활성층
300: 상부 전극

Claims (15)

  1. 중심 금속 이온 및 유기 리간드를 포함하는 금속-유기 골격체 나노 입자 및 고분자를 포함하되, 상기 금속-유기 골격체 나노 입자를 고분자 100몰에 대하여 10 내지 50몰 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속-유기 골격체의 중심 금속 이온이 Zn2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Cd2+, Fe2+, Fe3+, V3+, Cr3+, Al3+, Mn2+ 및 Mg2+로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속-유기 골격체의 유기 리간드가 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 1-벤질이미다졸(1-benzylimidazole), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨(1-butyl-3-methylimidazolium), 1,3,5-트리카복시벤젠(1,3,5-tricarboxybenzene), 1,3,5-트리스(4-카복시페닐)벤젠(1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzene, BTB), 벤젠 디카복실레이트(benzenedicarboxylate), 아미노벤젠 디카복실레이트(aminobenzene dicarboxylate), 1,4-디카복시벤젠(1,4-dicarboxybenzene, BDC), 9,10-안트라센디카복실산(9,10-anthracenedicarboxylic acid), 5-시아노-1,3-벤젠디카복실산(5-cyano-1,3-benzenedicarboxylic acid), 4,4'-바이페닐디카복실산(4,4'-biphenyldicarboxylic acid, BPDC), 2,5-디하이드록시벤젠 카복실산(2,5-dihydroxybenzene carboxylic acid), 2,5-디하이드록시-1,4-벤젠 디카복실산(2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylic acid, DOBDC), p-테르페닐-4,4'-디카복실산(p-terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid) 및 2-(디페닐포스피노)테레프탈산(2-(diphenylphosphino)terephthalic acid)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속-유기 골격체가 ZIF-1, ZIF-2, ZIF-3, ZIF-4, ZIF-6, ZIF-7, ZIF-8, ZIF-9 ZIF-65, ZIF-67, ZIF-69, ZIF-90, ZIF-95, MOF-74, MOF-101, MOF-177, UiO-66, UiO-67, UiO-68, MIL-53, MIL-101, HKUST-1, IRMOF-1 및 IRMOF-16로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속-유기 골격체 나노 입자의 평균 입경이 50 내지 300nm인, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자가 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리(9-비닐카바졸)(poly(9-vinylcarbazole), PVK), 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA), 폴리메틸실세스퀴옥산(polymethylsilsesquioxane, PMSSQ), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리비닐리덴플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리비닐페놀(polyvinylphenol, PVP)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    물, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 아이소프로필알코올(isopropyl alcohol) 및 아세톤(acetone)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매를 더 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속-유기 골격체 나노 입자가, 조성물 전체에 대하여 0.1 내지 5중량% 포함되는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물.
  10. 금속-유기 골격체 나노 입자, 고분자 및 용매를 포함하되, 상기 금속-유기 골격체 나노 입자를 고분자 100몰에 대하여 10 내지 50몰 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계;
    상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층을 건조시켜 활성층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합 용액의 코팅이 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 바 코팅(bar coating), 딥 코팅(dip coating), 커튼 코팅(curtain coating), 슬롯 코팅(slot coating), 롤 코팅(roll coating) 또는 그라비어 코팅(gravure coating)에 의해 수행되는, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합 용액의 코팅이 스핀 코팅에 의해 수행되며, 상기 스핀 코팅의 회전수가 1,500 내지 3,000rpm인, 전자 시냅스 소자의 활성층 형성 방법.
  13. 하부 전극;
    상부 전극; 및
    상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 사이에 구비되고, 복수의 금속-유기 골격체 나노 입자가 고분자 매트릭스 내에 분산된 형태의 활성층을 포함하되, 상기 금속-유기 골격체 나노 입자를 고분자 100몰에 대하여 10 내지 50몰 포함하는, 전자 시냅스 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 활성층의 두께가 100 내지 500nm인, 전자 시냅스 소자.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 전극이 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 아연(Zn), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 전자 시냅스 소자.
KR1020210048653A 2021-04-14 2021-04-14 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자 KR102539290B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210048653A KR102539290B1 (ko) 2021-04-14 2021-04-14 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210048653A KR102539290B1 (ko) 2021-04-14 2021-04-14 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220142203A KR20220142203A (ko) 2022-10-21
KR102539290B1 true KR102539290B1 (ko) 2023-06-05

Family

ID=83805532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210048653A KR102539290B1 (ko) 2021-04-14 2021-04-14 금속-유기 골격체를 포함하는 전자 시냅스 소자의 활성층 형성용 조성물, 이를 이용한 활성층 형성 방법 및 활성층을 포함하는 전자 시냅스 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102539290B1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101102157B1 (ko) * 2005-09-16 2012-01-02 삼성전자주식회사 금속 나노 입자를 이용한 휘발성 음저항 소자
JP5243181B2 (ja) * 2008-10-20 2013-07-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 導電性高分子複合体及び導電性高分子材料を用いた熱電素子
KR20100060621A (ko) * 2008-11-28 2010-06-07 단국대학교 산학협력단 유기 메모리 소자
KR101295888B1 (ko) * 2010-05-10 2013-08-12 한국전자통신연구원 저항형 메모리 장치 및 그 제조 방법
KR101809361B1 (ko) * 2016-04-04 2017-12-15 한양대학교 산학협력단 신경 소자 응용을 위한 플렉서블 멤리스터 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220142203A (ko) 2022-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Memristors with organic‐inorganic halide perovskites
Zhou et al. Biological spiking synapse constructed from solution processed bimetal core–shell nanoparticle based composites
Kwak et al. Halide perovskites for memristive data storage and artificial synapses
Pawar et al. A low-cost copper oxide thin film memristive device based on successive ionic layer adsorption and reaction method
Raeis-Hosseini et al. Solution-processed flexible biomemristor based on gold-decorated chitosan
Ku et al. Two-terminal artificial synapse with hybrid organic–inorganic perovskite (CH3NH3) PbI3 and low operating power energy (∼ 47 fJ/μm2)
Ismail et al. Bipolar, complementary resistive switching and synaptic properties of sputtering deposited ZnSnO-based devices for electronic synapses
Pan et al. Mimicking synaptic plasticity and learning behaviours in solution processed SnO2 memristor
Kwak et al. Ambient stable all inorganic CsCu2I3 artificial synapses for neurocomputing
Hsu et al. Enhanced linearity in CBRAM synapse by post oxide deposition annealing for neuromorphic computing applications
Das et al. Influence of nanoscale charge trapping layer on the memory and synaptic characteristics of a novel rubidium lead chloride quantum dot based memristor
Simanjuntak et al. Neutral oxygen beam treated ZnO-based resistive switching memory device
Li et al. 2D oriented covalent organic frameworks for alcohol-sensory synapses
More et al. Resistive switching and synaptic properties modifications in gallium-doped zinc oxide memristive devices
Kim et al. Synthetic powder-based thin (< 0.1 μm) Cs3Bi2Br9 perovskite films for air-stable and viable resistive switching memory
Sun et al. Conductance quantization in nonvolatile resistive switching memory based on the polymer composite of zinc oxide nanoparticles
Sun et al. Logic gate functions built with nonvolatile resistive switching and thermoresponsive memory based on biologic proteins
Yin et al. Hierarchical hollow-pore nanostructure bilayer heterojunction comprising conjugated polymers for high-performance flash memory
Salonikidou et al. Toward fully printed memristive elements: a-TiO2 electronic synapse from functionalized nanoparticle ink
Mahata et al. Demonstration of electronic and optical synaptic properties modulation of reactively sputtered zinc-oxide-based artificial synapses
Sun et al. Logic function and random number generator build based on perovskite resistive switching memory and performance conversion via flexible bending
Ren et al. Polyelectrolyte bilayer-based transparent and flexible memristor for emulating synapses
Chen et al. Flexible Artificial Memristive Synapse Constructed from Solution‐Processed MgO–Graphene Oxide Quantum Dot Hybrid Films
Jeon et al. Highly reliable memristive devices with synaptic behavior via facilitating ion transport of the zeolitic imidazolate framework-8 embedded into a polyvinylpyrrolidone polymer matrix
Li et al. A robust graphene oxide memristor enabled by organic pyridinium intercalation for artificial biosynapse application

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant