이지열 교수팀, 이근형 인하대 교수와 공동 연구…국제학술지 'Advanced Functional Materials' 게재
정전기적·전기화학적 순차 도핑 메커니즘 적용…손글씨 인식 정확도 89.3% 달성
국립부경대학교 연구진이 단일 고분자반도체를 활용해 '0·1·2' 세 가지 논리 상태를 구현하는 차세대 3진 논리소자 기술을 확보했다.
부경대학교는 이지열 공과대학 차세대반도체공학전공 교수 연구팀이 이근형 인하대학교 교수(화학·화학공학융합학과) 연구팀과의 공동 연구를 통해 복잡한 이종접합 구조 없이 단일 고분자반도체만으로 구동하는 3진 인버터를 개발했다고 13일 밝혔다.
기존 디지털 기기는 '0'과 '1'의 이진 논리를 기본 구조로 사용한다. 반면 다진 논리(Multi-Valued Logic) 기술은 단일 소자 내에서 세 개 이상의 논리 상태를 처리할 수 있어 정보 처리 밀도를 높이고 회로 배선 수를 줄일 수 있는 대안으로 꼽혔다. 다만 기존 다진 논리소자는 서로 다른 반도체를 결합하는 이종접합 방식을 주로 취해 공정 복잡도가 높고 생산 효율이 낮다는 한계가 존재했다.
공동연구팀은 고분자반도체 내에서 정전기적 도핑과 전기화학적 도핑이 순차적으로 발현되는 메커니즘을 규명해 이 문제를 해결했다. 저전압 상태에서는 표면 중심의 정전기적 도핑이 일어나고, 전압이 상승하면 이온 침투에 의한 전기화학적 도핑이 진행되면서 두 단계 사이에 일정한 전류가 유지되는 중간 전도 상태를 형성하는 방식이다.
연구팀이 개발된 소자 특성을 반영해 MNIST 손글씨 숫자 인식 실증을 진행한 결과, 3진 신경망은 89.3%의 정확도를 기록해 기존 이진 신경망(74.1%) 대비 향상된 데이터 인식 성능을 입증했다.
이번 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈'(Advanced Functional Materials) 36권 44호에 10월1일 자로 수록됐다. 논문에는 이지열 부경대 교수와 이근형 인하대 교수가 교신저자로, 박동현 인하대 박사과정생이 제1저자로 참여했다.
