연구실

FIND 연구실은 원자 수준 제어를 통한 저차원 나노 소재 설계 및 합성 연구를 기반으로 혁신적인 전자 및 에너지•환경 소자 구현을 목표로 하고 있습니다. 세부적으로는, 차세대 로직 및 메모리 소자 개발을 위해 대면적 2차원 반도체/금속 합성 및 전극 접합 기술을 연구하고 있으며, 고효율/고순도 수소 생성을 위한 저차원 소재 전기화학셀 연구와 전자/중성자 차폐용 층상형 코팅 소재 연구를 진행하고 있습니다.

우리 연구실은 원자 수준에서 새로운 소재의 분석, 디자인, 합성, 조절 등의 연구에 집중하고 있습니다. 최첨단 수차보정 투과전자현미경(TEM) 이미징 및 분광법을 사용하여 이차원 재료, 탄소 재료, 연성 소재 등을 포함한 첨단 재료들의 구조, 물성, 화학 연구에 중점을 두고 있습니다. 더 나아가 원자 수준과 나노 수준의 고분해능 투과전자현미경 안에서 혁신적인 실시간 실험을 구현하는 연구를 진행하고 있습니다.

반도체 나노기술 연구실은 차세대 지능형 반도체 소자 구현을 위한 전자소재 합성, 공정 최적화 및 소자 평가 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해, i) 칼코게나이드계 2D 물질 및 상변화 메모리 소재의 합성, ii) 초미세, 초절전, 고신뢰 반도체 소자 제작 공정 및 iii) 나노소재 내 열전달 현상 규명 및 열전소재 개발을 세부목표로 세우고, 더 나아가 근미래 기술인 신경모방 컴퓨팅 시스템을 위한 요소 기술로 활용될 수 있는 플랫폼 제시에 역량을 집중하고 있습니다.

나노스핀수송 연구실은 미래 지능형 반도체 소자 구현을 위해 기존의 전자소자에서 다루는 전자의 흐름제어에 전자의 스핀거동을 추가하여 새로운 초고속 저전력 스핀트로닉스 소자개발에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 저차원 소재, 하이브리드 박막 및 계면에서 나타나는 스핀산란, 스핀 수송, 자성 등의 다양한 물성에 대한 전기적 신호 검출에 기반하여 신개념 로직 및 메모리 소자 개발 연구에 역량을 집중하고 있으며 이는 미래 신경모방 컴퓨팅 시스템의 원천적인 요소기술로 활용 될 것 입니다.

반도체 나노소자 연구실은 반도체 재료, 공정, 소자 연구를 수행하는 연구실로서, 차세대 반도체 시스템인 뉴로모픽 시스템에서 요구하는 인공시냅스 소자, 멤컴퓨팅 소자, 그리고 차세대 비휘발성 메모리 소자 연구를 수행하고 있습니다.

본 연구실은 나노구조체에서의 스핀의 동적 거동에 대한 기초적 이해와 이를 이용한 스핀트로닉 소자에 관한 연구를 하고 있습니다. 특히, 스핀을 이용한 새로운 개념의 지능형 반도체 소재 및 소자 개발과 더불어 다체계 계산을 기반으로 하는 희토류 없는 영구자석 신소재 개발에 목표를 두고 있습니다.

미래반도체 연구실은 “More Moore” 및 “More Than Moore” 관련 기초 연구 및 개발된 기술의 산업화에 기여하는 것을 목표로 합니다. 저희 연구실은 다양한 연구 분야(A.I, PCM, NCFET, Plasma Etching, Laser Annealing 등)를 이용한 반도체 소자와 이를 이용한 인공지능 시스템 연구를 하고 있어서 다양한 분야의 연구자, 기업들과 활발한 학술 교류를 통해 광범위한 공동 작업이 가능합니다. Fab에서 직접 반도체 소자를 제작하고 A.I 팀과 함께 뉴로모픽 특성을 분석할 수 있습니다.

본 연구실은 Moore’s law 한계를 극복하기 위해 More Moore 및 More than Moore와 같은 방식의 차세대 반도체 개발 및 최적화를 물리적 모델링과 머신 러닝을 활용하여 진행하고 있습니다. 다양한 종류의 신소자, 신개념의 반도체 최적화를 위해 재료, 공정, 소자, 회로 로 이어지는 Mutli-domain, Multi-scale 모델링 플랫폼 개발을 위해 물리 모델과 머신 러닝의 장점을 융합하기 위해 역량을 집중하고 있습니다.

나노소자 공정 연구실은 원자층 증착법 (atomic layer deposition, ALD)과 영역 선택 원자층 증착법 (Area-selective ALD)에 대한 연구를 바탕으로 차세대 배선 공정/소재에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 원자층 증착법을 이용한 나노 소재의 기능화에 대한 연구를 수행하고 있으며, 이러한 기능화된 나노 소재를 에너지 변환, 에너지 저장, 웨어러블 센서등으로의 적용 가능성을 탐색하고 있습니다.

미래반도체 연구실은 “More Moore” 및 “More Than Moore” 관련 기초 연구 및 개발된 기술의 산업화에 기여하는 것을 목표로 합니다. 저희 연구실은 다양한 연구 분야(A.I, PCM, NCFET, Plasma Etching, Laser Annealing 등)를 이용한 반도체 소자와 이를 이용한 인공지능 시스템 연구를 하고 있어서 다양한 분야의 연구자, 기업들과 활발한 학술 교류를 통해 광범위한 공동 작업이 가능합니다. Fab에서 직접 반도체 소자를 제작하고 A.I 팀과 함께 뉴로모픽 특성을 분석할 수 있습니다.

유기 광전자 소자 연구실은 유무기 고분자 및 페로브스카이트 광전자 소재를 활용하여 light-emitting diodes (LEDs), Solar cell 등을 포함한 광전자 소자 연구를 수행하고 있습니다. 고효율의 광전자 소자 구현 및 공정 최적화를 위해 페로브스카이트 소재 결함 연구, 입자 및 필름 모폴로지 향상 연구, 전하 수송층 개발 연구를 수행하고 있습니다. 또한 페로브스카이트 나노 입자 합성 및 발광 소자 구현 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 유무기 기반의 광전 소자 개발 연구를 바탕으로 레이저 및 유연 소자 등 다양한 광전 소자에 적용하고 있습니다.

SFC 연구실은 유전, 압전, 강유전, 강자성 등 여러 강성에 대한 특성 분석과 강성에 대한 이해를 기반으로 기능성 소재개발을 통해 압전 액추에이터, 전장용 MLCC, 신개념 메모리용 소재, 배터리 촉매제 등 다양한 응용분야 창출을 목표로 하고 있습니다. 이외에도 Templated grain growth 등의 다양한 합성법을 적용하여 조성을 개발하고 재료의 특성 향상을 위해 노력하고 있습니다

MODEL은 금속산화물 및 관련 물질들의 특성 조절 합성 및 응용 연구를 수행 중입니다. 지구에서, 산화제인 산소에 물질들이 노출되어 있기 때문에, 이미 산화되어 있는 금속산화물은 모든 기술 분야가 요구하는 가장 중요한 특성인 높은 화학적 및 열적 안정성을 가집니다. 또한 금속 원소 종류 및 조성, 형상에 따라 금속산화물의 특성을 광범위 하게 조절할 수 있습니다. 본 연구실의 연구 최종 목표는 미래 기술들의 핵심 파트로 활용될 수 있는 새로운 금속 산화물 및 관련 구조체들를 개발하는 것입니다.

2050년까지 온실가스 순배출을 Zero로 만들겠다는 ‘탄소중립 2050’은 전 세계적으로 부상한 새로운 패러다임으로, 인류는 과학과 기술 영역 뿐만 아니라 사회 경제적으로도 새로운 도전을 직면하고 있다. Ecolab에서는 탄소중립 2050을 실현하기 위한 친환경/고효율/저가격 차세대 에너지변환 소재 및 소자에 대해서 연구를 진행하고 있습니다.

광전자나노소재 연구실은 (1) 전도성 고분자 및 단분자와 같은 새로운 유기 반도체 디자인/합성 연구와 (2) 유기 광전극, 유기 태양전지, 생체 컴퓨팅용 유기 전기화학트랜지스터와 같은 다양한 유기 반도체 소자 개발 연구를 동시에 진행하고 있습니다. 또한, 하나의 실험실에서 소재와 소자 개발을 모두 진행하고 있기 때문에 소재의 구조-물성 상관관계 분석부터 소자 디자인 및 제작에 이르는 폭넓은 연구가 가능합니다. 현재는 유기 반도체를 이용하여 그린 수소 생산을 비롯한 다양한 인공 광합성 (태양연료 생산) 시스템 구축을 주된 목표로 하고 있고 유기 반도체의 특성을 이용하여 생체 컴퓨팅용 전기화학트랜지스터 개발도 같이 연구하고자 합니다.

본 연구실에서는 차세대 이차전지를 위한 재료 설계, 합성 및 고도 X-선 분석을 기반으로 재료의 구조 특성과 물성 간 상관관계를 분석하는 연구를 수행합니다. 재료에 대한 이해를 바탕으로, 다양한 유/무기 소재를 실제 전지 시스템에 적용하여 고용량·장수명 이차전지를 구현하는 연구를 진행하고 있습니다.

로버스트 다기능 재료 연구실은 산업용 재료의 기계적 물성 및 신뢰성 향상을 위한 재료의 구조적 제어 및 기계적 물성 평가 연구를 수행하고 있습니다. 세부연구분야로 i) 나노역학을 이용한 기계적 물성 개선, ii) 구조용 금속의 신뢰성 평가 및 신뢰성 저하 원인 규명, iii) 신축성 소자 개발 및 기계적 물성 평가 및 iv) 차세대 반도체 3D 패키징 기술 개발을 진행하고 있습니다.

UNIST 합금설계 연구실에서는 주로 마그네슘 및 알루미늄 기반 다성분계 금속 합금의 설계, 분석 및 상용화 연구를 진행하고 있습니다. 개발이 진행 중인 신소재는 미래형 수송기기, 극한환경용 부품, 의료용 임플란트 등 다양한 산업 분야에서의 적용 가능성이 시험되고 있습니다. 이러한 금속 기반 신소재 개발 연구는 슈퍼컴퓨터 시스템을 활용한 모델링 및 고분해능 전자현미경 분석을 통해 보다 효율적인 방식으로 진행되고 있습니다.

나노 기술의 발달로 소자나 재료의 사이즈가 점차 줄어들어가고 있으며, 이로 인해 거시적 규모에서 예측되지 못한 현상들이 무수히 발생하고 있습니다. 이러한 현상들을 이해하고, 실제 소자에 응용하기 위해서는 단원자, 단분자 레벨에서의 재료의 분석이 필수적입니다. 우리 연구실은 주사터널링현미경 및 원자현미경을 사용하여 반도체, 센서, 촉매 재료 등 다양한 신소재의 모델 시스템을 구현하고 이것들의 근본적인 물성 및 원리를 규명하는 연구를 하고 있습니다. 또한 이렇게 얻은 결과들을 기초 지식을 넘어 실생활과 제품에 응용할 수 있는 기술로 발전 시키기 위한 연구를 병행하고 있습니다.

다차원 구조 재료 연구실에서는3/4차원 미세구조 재현, 변화, 분석 및 물성과의 상관 관계를 다양한 실험 및 계산 (EBSD, SEM, Monte Carlo, CA, FEM, FFT-based Mechanics, In-House codes) 을 이용해 연구하고 있습니다. 현재, 다공성 금속 나노 재료, Li+ 베터리 세라믹 양극재, 금속 박막, 그리고 철강 전기강판에 이르기 까지 다양한 스케일 및 종류의 기능성 구조 재료에 대한 연구를 수행중입니다.

고분자 나노 복합재료 & 탄소 섬유 연구실은 고분자 물리-공정을 바탕으로 고분자 소재와 나노 소재 간의 물리-화학적 상호작용을 극대화하여 고성능-고기능성의 나노 복합재료를 구현하고, 탄소 소재의 구조-물성 발현 메커니즘에 대한 연구를 수행하고 있습니다.

로봇은 인간, 치타, 문허 등과 같은 특정 생물체의 독창적인 형태와 기능을 모방하여 일련의 복잡한 동작을 자동으로 수행할 수 있는 기계입니다. 하지만 이러한 특정 기능의 모방을 넘어서 로봇 혹은 사물의 형태/물성/운동을 사람과 환경이 직접 프로그래밍할 수 있다면, 인공지능을 필두로 고도화되고 있는 가상세계에서의 지능화와 더불어, 우리를 둘러싼 물리적 세계의 환경 역시 매우 고도화될 수 있을 것입니다. 이러한 맥락에서, 본 연구실에서는 새로운 패러다임의 로봇/HMI 플랫폼을 개발하기 위해 창발적인 소재, 구조, 시스템, 제작, 제어에 이르기까지 전 스케일에서 다양한 연구를 수행하고 있습니다.

빛을 이해하고 응용하는 나노포토닉스 연구는 현재 전세계적으로 활발히 진행되고 있으며 앞으로 더욱 중요한 연구주제가 될 것입니다. 저희 연구실은 금속 및 반도체 나노구조와 빛과의 상호작용을 연구하며, 광학소자 및 메타소자 응용을 목표로 합니다. 이론분석, 시뮬레이션, 샘플제작, 광학측정까지 나노포토닉스 및 메타물질 연구 전 과정에 대한 전문성을 보유하고 있습니다. 특히 최근 메타표면 위에 발광물질을 결합한 발광형 메타표면에 대한 기초 및 응용연구를 진행하고 있습니다.

생명공학소재 연구실에서는 다양한 생명 현상을 연구하고 의생명공학용 장치 개발을 위해서는 생체적합성 고분자 기반 소재를 다양한 스케일로 제작할 수 있는 기술이 중요하다. 본 연구실에서는 나노 및 마이크로단위 공정법(전기방사, 미세유체, 3D 프린팅 등)을 사용하여 다양한 고분자 기반 소재를 개발하고, 이를 조직공학, 약물전달, 바이오센서 등의 생명공학 분야 에 적용하는 연구를 진행하고 있다.

나노/바이오 전자소자 연구실은 양자점, 금속 나노와이어, 페로브스카이트, 액체금속 등 다양한 나노물질의 표면 및 계면 특성을 개질하여 고해상도 패턴으로 전사/적층하는 기술 개발과 나노 물질 기반의 복합체 형성 기술 개발을 통해 미래를 선도하는 새로운 폼펙터의 차세대 광전자소자 (LED, Photodetector) 및 소프트로봇을 개발하고자 합니다. 이를 이용하여 신개념 웨어러블/생체삽입형 전자소자를 개발하고 인류의 삶과 복지를 향상시키는데 이바지 하는 연구를 진행하려 합니다.

다양한 물질에 관련한 연구는 광범위하게 이루어지고 있지만, 이에 대한 물리/화학적 원리를 이해하는 것은 상대 적으로 어렵습니다. 우리 그룹은 이론 및 실험적인 접근을 통해, 위와 같은 물질들의 특성에 대한 근본적인 원리를 이해하고, 이를 바 탕으로 합성 및 응용에 관한 연구를 진행하고 있습니다.