ITO/SnO2/ITO 소자 기반 광학 시냅스

본 연구는 마그네트론 스퍼터링으로 수직형 ITO/SnO2/ITO 광전자 시냅스 소자를 제작하여 광 감지 및 시간 상태 인코딩 가능성을 탐구했습니다. 해당 ITO/SnO2 스택은 400~800 nm 파장대에서 88.3%의 평균 투과율을 보였습니다. 제작된 소자는 380, 550, 660 nm의 다양한 파장 조명에 반응했으며, 쌍펄스 촉진(PPF) 현상과 함께 펄스 폭, 간격, 횟수에 따른 변조 특성을 나타냈습니다. 이는 유한한 시간 스케일 내에서 이력 의존성과 펄스 누적 효과가 있음을 시사합니다. 이러한 동역학은 빠른 광운반자 여기 후 느린 국소 상태 트래핑, 디트래핑, 재분배 및 이완 과정과 일치합니다. 실험적으로 16가지 4비트 광학 시퀀스를 인가한 결과, 동일한 수의 펄스라도 시간적 위치에 따라 최종 전류 상태가 달라지는 것을 확인했습니다. 측정된 상태 라이브러리를 시각적 특징 구성에 활용하여, 간단한 다층 퍼셉트론은 MNIST 데이터셋에서 96.06 ± 0.19%의 테스트 정확도를 달성했습니다. 하이브리드 표현 방식으로는 4프레임 궤적 인식에서 98.26 ± 0.28%의 정확도를 기록했습니다. 이러한 결과는 간단한 투명 산화물 소자에서 시간 순서에 민감한 물리적 인코딩이 가능함을 강력히 지지합니다. 본 연구는 광학 시냅스 소자를 활용한 차세대 정보 처리 및 인공지능 분야의 발전에 기여할 수 있습니다.