ZnO/Y₇C 습도 게이팅 시냅스 트랜지스터 (Mo 전극)

바텀 게이트 p-Si / 4 wt% Y₇C / 30 nm RF-스퍼터링 ZnO / 100 nm Mo 소자로, 주변 습도를 프로톤 게이팅 시냅스 가소성으로 변환한다 — paper_201의 소자 (see Song et al., Journal of Materials Science & Technology (2022)). Y₇C (YYACAYY-peptide) 프로톤 전도성 박막이 능동 게이트 절연체로 기능하며, 이동성 프로톤이 신경전달물질 유사체 역할을 한다. 이 소자는 위키에서 YYACAYY 소자 통합 방식의 여섯 번째 사례이다.

습도 활성 이온 게이팅

• 반시계 방향 히스테리시스는 RH 증가에 따라 커진다: 진공에서 0.26 V → 50% RH에서 25.51 V (see Song et al., Journal of Materials Science & Technology (2022), Fig. 2c).
• ON 전류는 50% RH에서 진공 대비 ~10배 증가한다 (Fig. 2c).
• Y₇C 박막의 습도 흡수 프로톤 전도 (Grotthuss 릴레이)가 이동성 이온을 공급한다.

시냅스 거동

• 쌍 펄스 촉진 (PPF) 이중 지수 시정수 τ₁ = 37.36 ms / τ₂ = 378.08 ms (see Song et al., Journal of Materials Science & Technology (2022), Fig. 3d).
• 누적 스파이크 ~100회 이상에서 STP → LTP 전이 (Fig. 3f).
• MNIST 분류 정확도 87.47% (Fig. 4b).
• 스파이크당 에너지: 100 ms에서 141 pJ; 10 ms에서 15.4 pJ (p. 4, Eq. 3).

인접 소자와의 구별

• vs ZnO-peptide-transient-TFT (paper_161): 두 소자 모두 ZnO 채널과 Y₇C 게이트 절연체를 사용하지만, transient TFT는 생체흡수성이며 비시냅스적인 반면, 본 소자는 시냅스적이며 비일시적이다.
• vs YYACAYY-IGZO-synaptic-transistor (paper_169/190): 동일한 Y₇C 프로톤 게이팅 개념을 사용하나, 본 소자는 ZnO/Mo 바텀 게이트 방식인 반면 해당 소자는 IGZO 방식이다. PPF 시정수는 ~3–4배 빠르다 (37.36/378.08 ms vs 백 게이트 IGZO 소자의 161.57/1398.78 ms). 이는 채널 반도체 종류의 차이 및 박막 두께 차이와 일치하며, 소자 계열 간 비교 결과이지 모순이 아니다 (see Song et al., Journal of Materials Science & Technology (2022), Fig. 3d).

관계

YYACAYY-peptide에 의해 생성됨 (Y₇C 프로톤 게이팅 절연체); Y₇C 프로톤 전도의 기초 참고문헌으로 paper_169 (Song et al., Nat. Commun. (2020))를 인용함; peptide-bioelectronics 범주 내에 위치함.