가천대학교 반도체공학과 김재훈 교수 연구팀이 UV 경화형 레진(UV-curable resin)을 활용한 계면공학을 통해 ZnO 산화물 반도체 기반 멤리스터 소자의 동작 안정성을 크게 개선할 수 있는 기술을 개발했다.

연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 최종 게재됐으며, 논문 제목은 ‘UV-curable resin-induced transition to interface-type resistive switching in ZnO synaptic devices for neuromorphic computing’이다.

연구팀은 기존 ZnO 멤리스터 소자에서 불안정한 필라멘트형 저항 스위칭 방식으로 동작하던 구조를 레진 처리를 통해 계면형 스위칭 방식으로 안정적으로 전환하는 데 성공했다. 이를 통해 더 낮은 전압과 전류로 구동이 가능하고, 동작 변동성 또한 크게 감소함을 실험적으로 입증했다.

또한 심층적인 박막분석을 통해 레진에서 기인한 유기종의 ZnO 내부 확산과 산소 공공(oxygen vacancy) 패시베이션 메커니즘을 규명했다. 안정화된 소자는 딥러닝(deep learning) 기반 신경망(neural network) 학습 테스트에서도 기존 처리되지 않은 소자 대비 더 높은 패턴 인식 정확도와 우수한 학습 수렴 특성을 나타냈다.

김재훈 교수는 ”이번 성과는 반도체 결함 제어와 계면 공학을 기반으로 저전력·고신뢰성 뉴로모픽 하드웨어 구현 가능성을 보여준 사례로, 관련 분야의 새로운 가능성을 열어갈 것”이라고 말했다.

김재훈 교수 연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/devicelab

연구성과 게재 URL: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.172735