Photonic synaptic transistor based on electrochemical gate for chloride ion detection in sweat
땀 속 염화 이온 검출을 위한 전기화학적 게이트 기반 광 시냅스 트랜지스터
- 주제어 (키워드) Photonic synatic transistor , electrochemical , sweat analysis , organic semiconductor
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 윤광석
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076254
- UCI I804:11029-000000076254
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
Electrochemical sensors have been widely used to non-invasively detect biomarkers in sweat. Recently, they have been developed into photoelectrochemical (PEC) sensors with high sensitivity and good performance. However, photonic synaptic properties have rarely been applied to sweat sensors. We have demonstrated a sweat sensor that functions as a synapse by combining an electrochemical gate structure with a photonic synaptic layer. The reaction with the analyte at the electrochemical gate changes the photo current, enabling concentration sensing, and the EPSC peak value, which is measured even with a short time of light irradiation, enables faster concentration determination than the conventional organic electrochemical transistor (OECT). In addition, the device can be driven at a very low operating voltage compared to OECTs, and the synaptic characteristics show extremely low energy consumption of 0.00625 fJ at -5 μV. These results propose a novel neuromorphic-based sweat monitoring approach and provide diversity for future neuromorphic devices.
more초록 (요약문)
Electrochemical sensors는 sweat안의 biomarkers를 비침습적으로 감지하는 것에 광범위하게 사용되어오고 있다. 최근에는 높은 감도와 좋은 성능을 보유한 photoelectrochemical (PEC) sensor로 발전되어왔다. 그러나 photonic synaptic 특성이 sweat sensor에 적용된 경우는 거의 없다. 우리는 electrochemical gate구조와 photonic synaptic layer를 결합시켜 시냅스 기능을 하는 sweat sensor를 시연했다. Electrochemical gate에서 분석물과의 반응이 photo current를 변화시켜 농도 sensing이 가능하였고, 짧은 시간의 광 조사에도 측정되는 EPSC peak 값으로 기존의 organic electrochemical transistor (OECT)보다 빠른 농도 판단이 가능하다. 또한 OECT 대비 매우 낮은 operating voltage에서 소자 구동이 가능하며 시냅스 특성으로 -5 μV에서 0.00625 fJ이라는 굉장히 낮은 에너지 소비량을 보여줬다. 이 결과들은 뉴로모픽 기반 새로운 sweat monitoring 방식을 제안하며, 미래 뉴로모픽 소자의 다양성을 제공할 것이다.
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