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기체 상태의 분자를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 저항형 가스 센서와 소스 및 드레인, 게이트로 구성된 단일 트랜지스터 뉴런을 포함하는 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제1항에 있어서,상기 저항형 가스 센서는금속산화물 반도체(semiconducting metal oxide, SMO) 가스 센서, 탄소나노튜브(CNT) 기반의 가스 센서 및 폴리머 기반의 가스 센서 중 어느 하나로 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제2항에 있어서,상기 SMO 가스 센서는산화 주석(SnO2), 산화 텅스텐(WO3), 산화 아연(ZnO), 산화 인듐(In2O3), 산화 타이타늄(TiO2), 산화 구리(CuO) 및 산화 니켈(NiO) 중 어느 하나로 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제2항에 있어서,상기 저항형 가스 센서는상기 SMO 가스 센서의 반응성을 향상시키기 위해 온도를 높여주는 히터 또는 광활성 플랫폼이 동시에 집적되는 것을 특징으로 하는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제2항에 있어서,상기 탄소나노튜브 기반의 가스 센서는단일 벽 탄소나노튜브 또는 다중 벽 탄소나노튜브로 형성되며,상기 폴리머 기반의 가스 센서는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene) 및 전도성 폴리머 중 어느 하나로 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제1항에 있어서,상기 단일 트랜지스터 뉴런은반도체 기판;상기 반도체 기판 상에 형성된 정공 배리어 물질층;상기 정공 배리어 물질층 상에 형성된 부유 바디층;상기 부유 바디층 좌우 혹은 상하에 형성된 소스 및 드레인;상기 부유 바디층 상에 형성된 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상에 형성된 게이트를 포함하는 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 게이트는 억제(inhibition) 기능을 수행하여 생물학적 중간뉴런(interneuron) 역할을 수행하고,상기 드레인은 스파이크 신호를 출력하는 기능을 수행하여 생물학적 승모세포(mitral cell) 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 정공 배리어 물질층은매립된 산화물(buried oxide), p형 바디(body)인 경우 매립된 n-웰(buried n-well), n형 바디(body)인 경우 매립된 p-웰(buried p-well), 매립된 SiC(buried SiC) 및 매립된 SiGe(buried SiGe) 중 어느 하나로 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 부유 바디층은충격 이온화(impact ionization)에 의해 발생한 정공이 축적되며, 실리콘, 게르마늄, 실리콘 게르마늄 및 3-5족 화합물 반도체 중 어느 하나로 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 부유 바디층은 상기 반도체 기판 상에 수평 방향 또는 수직 방향으로 형성되며,상기 부유 바디층이 수평 방향으로 형성되면 상기 단일 트랜지스터 뉴런은 수평형 트랜지스터 구조를 나타내고, 상기 부유 바디층이 수직 방향으로 형성되면 상기 단일 트랜지스터 뉴런은 수직형 트랜지스터 구조를 나타내는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 부유 바디층은 하부 기판을 포함하며,상기 하부 기판은백 게이트(back-gate)로 동작 가능한, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 소스 및 드레인은수평형 트랜지스터 구조의 경우 상기 부유 바디층의 좌우에 형성되고, 수직형 트랜지스터 구조의 경우 상기 부유 바디층의 상하에 형성되며, n형 실리콘, p형 실리콘 및 금속실리사이드 중 어느 하나로 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제11항에 있어서,상기 n형 실리콘 혹은 상기 p형 실리콘으로 형성되는 상기 소스 및 드레인은확산(diffusion), 고상 확산(solid-phase diffusion), 에피택셜 성장(epitaxial growth) 및 선택적 에피택셜 성장(epitaxial growth), 또는 이온 주입(ion implantation) 및 후속 열처리 중 어느 하나를 통해 형성되는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 게이트는상기 부유 바디층 전체를 둘러싸고 있는 전면 게이트(gate-all-around) 구조를 나타내는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제14항에 있어서,상기 게이트는이중 게이트(double-gate), 삼중 게이트(tri-gate), 오메가 게이트(omega-gate)의 다중 게이트(multiple-gate) 구조를 나타내는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제6항에 있어서,상기 뉴런 모듈은가스 식별을 가능하게 하기 위해, 상기 게이트에 적절한 전압을 인가하여 스파이킹을 억제(inhibition)하는 것을 특징으로 하는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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제1항에 있어서,상기 뉴런 모듈은서로 다른 기판 상에 제작되어 와이어 본딩으로 연결된 상기 저항형 가스 센서 및 상기 단일 트랜지스터 뉴런을 포함하거나, 동일 기판 상에 제작되어 인터커넥트 금속으로 연결된 상기 저항형 가스 센서 및 상기 단일 트랜지스터 뉴런을 포함하는, 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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기체 상태의 분자를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 저항형 가스 센서와 소스 및 드레인과 게이트로 구성된 단일 트랜지스터 뉴런을 포함하며,상기 단일 트랜지스터 뉴런은반도체 기판;상기 반도체 기판 상에 형성된 정공 배리어 물질층;상기 정공 배리어 물질층 상에 형성된 부유 바디층;상기 부유 바디층 좌우 혹은 상하에 형성된 소스 및 드레인;상기 부유 바디층 상에 형성된 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상에 형성된 게이트를 포함하는 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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고집적 및 저전력의 뉴로모픽 기반 전자코 구현을 위해, 기체 상태의 분자를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 저항형 가스 센서와 소스 및 드레인과 게이트를 포함하는 단일 트랜지스터 뉴런을 포함하는 뉴런 모듈을 포함하여 가스를 센싱하는 가스 센싱 시스템
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제19항에 있어서,상기 가스 센싱 시스템은가스에 반응하는 상기 뉴런 모듈 외에 시냅스 소자, 저항, 축전기 및 트랜지스터 중 어느 하나 이상의 추가 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 센싱 시스템
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기체 상태의 분자를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 저항형 가스 센서와 소스 및 드레인, 게이트로 구성된 단일 트랜지스터 뉴런을 포함하는 가스에 반응하는 뉴런 모듈에 있어서,상기 단일 트랜지스터 뉴런은반도체 기판;상기 반도체 기판 상에 형성된 정공 배리어 물질층;상기 정공 배리어 물질층 상에 형성된 부유 바디층;상기 부유 바디층 좌우 혹은 상하에 형성된 소스 및 드레인;상기 부유 바디층 상에 형성된 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상에 형성된 게이트를 포함하고, 상기 게이트는 신호 대비 차이를 증가시킨 가스 식별을 가능하게 하기 위해, 스파이킹의 억제(inhibition) 기능을 수행하여 생물학적 중간뉴런(interneuron) 역할을 수행하며,상기 드레인은 스파이크 신호를 출력하는 기능을 수행하여 생물학적 승모세포(mitral cell) 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 가스에 반응하는 뉴런 모듈
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