차세대나노소자 연구실은 첨단 실리콘 나노소자 개발과 이의 집적화 공정 기술에 대한 연구를 선도하고 있습니다. 실리콘 나노와이어, 나노필라, 그리고 다양한 3차원 구조의 나노소자를 기반으로, 기존 반도체 소자의 한계를 극복하고 새로운 기능을 구현하는 데 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 미세공정, 표면처리, 도핑 제어 등 다양한 반도체 공정 기술과 결합되어, 소자의 성능 향상과 대량 생산 가능성을 동시에 추구합니다. 특히, 연구실에서는 나노소자의 전기적 특성, 신뢰성, 변동성 분석을 위한 TCAD 시뮬레이션과 실험적 소자 제작을 병행하여, 소자의 구조적·물리적 특성이 실제 동작에 미치는 영향을 체계적으로 규명하고 있습니다. 이를 통해 FinFET, Junctionless FET, 터널링 FET 등 차세대 트랜지스터 구조의 최적화와 신뢰성 향상에 기여하고 있습니다. 또한, 집적회로 설계와 연계하여, 메모리 소자, 논리 소자, 고전압 소자 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이러한 첨단 나노소자 및 공정 기술은 반도체 산업의 미세화·고집적화 트렌드에 부합하며, 미래형 정보처리 시스템, 인공지능 하드웨어, 에너지 소자 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 연구실은 산학협력 및 국내외 연구기관과의 공동연구를 통해, 실리콘 나노소자 기술의 상용화와 실질적 산업 적용을 목표로 하고 있습니다.

연구실은 실리콘 나노와이어 FET, 전해질-게이트 트랜지스터(EGT), 멤리스터 등 다양한 나노구조 기반의 바이오센서 및 환경센서 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 센서는 심혈관 질환 진단용 바이오마커, 알레르기 유발물질, 바이러스(예: SARS-CoV-2), 암모니아 및 유해가스 등 다양한 표적 물질을 초고감도로 검출할 수 있습니다. 나노소자의 높은 표면적과 민감도, 그리고 미세한 전기적 신호 변화를 정밀하게 측정할 수 있는 구조적 특성이 핵심입니다. 바이오센서 분야에서는 항체, 압타머 등 생체인식소자를 표면에 기능화하여, 선택적이고 신속한 진단이 가능하도록 설계하고 있습니다. 또한, 신호-노이즈비 최적화, 저전력 구동, 소자 간 변동성 최소화 등 실질적 임상 적용을 위한 기술적 난제 해결에도 집중하고 있습니다. 환경센서 분야에서는 ZnO, SWCNT 등 다양한 나노재료와 실리콘 하이브리드 구조를 활용하여, 가스 검출 특성 및 내구성 향상, 실시간 모니터링 시스템 개발 등 실용화 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 의료 진단, 환경 모니터링, 스마트팜, 산업 안전 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 실제로 다수의 특허와 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 기술이전 및 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 연구실은 나노센서의 집적화, 신호처리 회로와의 융합, 포터블 진단기기 개발 등 차세대 센서 플랫폼 구축에도 앞장서고 있습니다.

차세대나노소자 연구실은 실리콘 기반의 근적외선(NIR) 포토다이오드 및 고성능 광센서 소자 개발에 있어 국내외적으로 높은 연구 역량을 보유하고 있습니다. 모래시계형 실리콘 나노와이어, 비대칭 수직 나노선, 다결정 실리콘층 등 다양한 구조적 혁신을 통해, 기존 실리콘 소자의 파장 감도 한계를 극복하고, 외부 양자효율(EQE) 및 광응답 특성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 웨이브가이드 효과, Whispering Gallery Mode, 코어-셸 구조 등 광학적 현상을 적극적으로 활용하여, 빛의 흡수 경로를 최적화하고, 신호 대 잡음비를 향상시키는 소자 설계가 이루어지고 있습니다. 머신러닝 기반의 소자 설계 최적화, 후면전극 구조, 하이브리드 나노재료 적용 등 최신 트렌드를 반영한 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 기술은 자율주행차, 바이오 이미징, 통신, 에너지 하베스팅 등 다양한 첨단 산업 분야에 응용될 수 있습니다. 연구실은 관련 특허 출원 및 논문 발표, 산학협력 프로젝트를 통해 실리콘 포토다이오드의 상용화와 실질적 산업 적용을 목표로 하고 있습니다. 또한, 광센서 소자의 집적화, 어레이 구조 개발, 신호처리 회로와의 통합 등 시스템 수준의 연구도 병행하여, 미래 광전자 소자 분야를 선도하고 있습니다.