인간의 뇌에는 뉴런과 시냅스가 존재하고, 시냅스는 뉴런 사이의 다양한 연관성을 나타낸다. 본 연구에서는 양자점(Quantum Dots, QDs)을 이용한 소자를 제작하여 시냅스 모방 소자로서 제시하였다. Pt/Cr/Al₂O₃/QDs/Al₂O₃/SiO₂/Si의 스택 구조를 갖는 소자 상부 전극에 게이트 전압을 가하여 양자점에 전자를 넣거나 빼는 programming/erasing 과정을 진행하였다. 양자점에 전자를 트랩 시켜 문턱 전압이 증가하면 시냅스 약화, 양자점에서 전자가 빠져나가면 문턱 전압이 감소하여 시냅스 강화를 표현하였다.
시냅스 모방 소자로 사용하기 위해서는 여러 단계의 연결 강도를 표현 할 수 있는 아날로그적 특성, 반복성 및 재현성, 장기 가소성이 요구된다. 따라서, 소자의 tunnel oxide의 Current-Voltage 특성을 확인하여 전하가 터널링 되어 양자점으로 주입되는 전압 범위를 특정 하였다. 이를 토대로 인가하는 전압의 크기와 시간을 바꾸며 양자점에 저장되는 전자의 수를 조절하였고 소자의 상태를 여러 단계로 표현하는 시냅스 특성을 확인하였다. Capacitance-Voltage를 측정하여 추출된 평탄대 전압을 통해 소자의 상태가 바뀌는 것을 관측하였다. 그 후, programming/erasing을 반복하였을 때 소자가 지속적으로 동작함을 확인하였다. 또한, 각각의 단일 소자의 상태가 같은 조건으로 programming/erasing 하였을 때 동일한 시냅스 가중치를 표현할 수 있어야 하는데, 이는 다중으로 연결하였을 때 서로 간섭하지 않는 정확한 시냅스 가중치를 나타내기 위함이다. 양자점을 4500 rpm의 조건으로 코팅한 각각의 단일 소자가 일정한 상태를 구현함을 확인하였다, 마지막으로, 양자점에 전자를 저장하였을 때 얼마나 오랫동안 유지되는지 검증하였다. Programming/erasing 후 약 10일동안 Capacitance-Voltage를 반복하여 측정하였을 때, programming과 erasing 모두 10일 후 약간의 전압 변화가 발생하였다. 이는 추후 소자 passivation 또는 packaging을 통하여 개선 할 수 있을 것이라고 판단하였고, 이를 통해 본 연구에서 제작된 소자가 시냅스 모방 소자로 사용될 수 있는 가능성을 제시하였다.