Photonic Synaptic Transistors with New Electron Trapping Layer for High Performance and Ultra-low Power Consumption
고성능 및 초저전력 소비를 위한 새로운 전자 트래핑 층이 있는 광 시냅스 트랜지스터
- 주제어 (키워드) Perovskite , Organic semiconductor , Synaptic transistor , Photonic device
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 윤광석
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069912
- UCI I804:11029-000000069912
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Photonic synaptic transistors are being investigated for their potential applications in neuromorphic computing and artificial vision systems. Recently, a method for establishing a synaptic effect by preventing the recombination of electron–hole pairs by forming an energy barrier with a double-layer consisting of a channel and a light absorption layer has shown effective results. We report a triple-layer device created by coating a novel electron-trapping layer between the light-absorption layer and the gate-insulating layer. Compared to the conventional double-layer photonic synaptic structure, our triple-layer device significantly reduces the recombination rate, resulting in improved performance in terms of the output photocurrent and memory characteristics. Furthermore, our photonic synaptic transistor possesses excellent synaptic properties, such as paired-pulse facilitation (PPF), short-term potentiation (STP), and long-term potentiation (LTP), and demonstrates a good response to a low operating voltage of -0.1 mV. The low power consumption experiment shows a very low energy consumption of 0.01375 fJ per spike. These findings suggest a way to improve the performance of future neuromorphic devices and artificial vision systems.
more초록 (요약문)
포토닉 시냅스 트랜지스터는 뉴로모픽 컴퓨팅과 인공 시각 시스템을 구사하는데 있어서 중요하게 연구되고 있다. 그 중 채널 층과 광 흡수층 2중층으로 에너지 장벽을 구사함으로써 전자-정공쌍의 재결합을 막아 시냅스 효과를 구사한 결과들은 대표적인 포토닉 시냅스 소자의 구동 방식이다. 본 연구에서는 광 흡수층과 게이트 절연층 사이에 새로운 전자 트랩층을 추가 코팅하여 3중층 포토닉 시냅스 소자를 개발하였다. 우리의 3중층 소자는 기존 2중층 방법보다 더 크게 재결합율을 감소시킴으로써 전류 및 메모리 특성에 있어서 성능 향상을 야기시켰다. 아울러 우리의 소자는 PPF, STP, LTP 등의 시냅스 성질을 구현하였으며 –0.1 mV의 굉장히 작은 동작 전압에도 반응을 잘 하는 모습을 보여주었다. 이 실험에서는 스파이크 당 0.01375 fJ이라는 매우 낮은 에너지소비량을 보여주었다. 이 결과들은 미래 뉴로모픽 소자 뿐만 아니라 인공 시각 시스템에게도 성능 향상 방법을 제공할 것이다.
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