금속 산화물 멤리스터는 재료 다양성, 저비용 및 CMOS 공정 호환성 등의 장점으로 비휘발성 메모리, 지능형 센서 및 신경모방 컴퓨팅 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 그러나 기존 금속 산화물 멤리스터는 임계 전압 변동성 크기, 스위칭 안정성 및 사이클 내구성 저하 등의 결점으로 인해 실용화 및 응용 가치가 제한되고 있습니다. 본 논문에서는 ZnO를 저항 변경 기능층으로 사용하고 원자층 증착 기술을 통해 2nm 초박막 산화알루미늄 절연 수정층을 도입하여, 소자의 전도 필라멘트 성장 및 단선 과정을 효과적으로 조절하였습니다. 이로써 소자의 스위칭 안정성을 크게 향상시키는 동시에 전류 스위칭 비를 10⁴ 이상으로 증가시키고 임계 전압 변동 범위를 현저히 줄였습니다. 해당 소자는 전압 바이어스 하에서 생물학적 뉴런의 적분-발화, 자기 누설, 불응기 등의 특성을 모사할 수 있으며, 전압 펄스 크기를 통해 발화 시간을 조절할 수 있습니다. 또한 365nm 자외선 조사로 소자의 임계 전압을 추가로 낮추고 발화 시간을 단축할 수 있습니다. 소자의 광전 협동 조절 특성을 기반으로 64×64 멤리스터 배열을 구성하여 광 입력 궤적의 특징 추출 및 선명화를 성공적으로 구현하였으며, 이 연구는 신경모방 컴퓨팅 발전을 위한 효과적인 전략을 제공합니다.

멤리스터;초박막 산화알루미늄;뉴런;광전 협동 조절