문태환 연구실은 지능형반도체공학과 소속으로, 전자세라믹스 및 강유전체 박막을 기반으로 한 차세대 반도체 소자 연구에 집중하고 있습니다. 본 연구실은 하프늄-지르코늄 산화물(HfO2-ZrO2) 등 다양한 산화물 박막의 성장, 결정상 제어, 미세구조 분석, 그리고 이들 박막을 활용한 강유전체 소자 및 신경모방 소자 개발에 선도적인 역할을 하고 있습니다. 특히, 강유전체 박막의 극한 박막화, 잔류 분극, 내구성, 피로 및 웨이크업 효과 등 소자 신뢰성에 영향을 미치는 물리적 현상에 대한 심층 연구를 수행합니다. 박막 내 산소 공공의 이동, 도메인 벽의 거동, 인터페이스 효과 등 미시적 메커니즘을 실시간 분석하여, 소자 동작의 근본 원리를 규명하고, 이를 바탕으로 최적화된 소자 구조와 공정 조건을 제시합니다. 또한, 본 연구실은 강유전체 터널 접합(FTJ), 멤리스터 등 신경모방 컴퓨팅 하드웨어의 핵심 소자 개발에도 주력하고 있습니다. 다양한 산화물 및 칼코게나이드 재료를 적용한 멤리스터 소자의 임계 스위칭 특성, 확률적 동작, 멀티비트 시냅스 구현 등 신경망 하드웨어의 실현을 위한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이를 통해 초저전력, 고효율, 대규모 병렬처리 인공지능 시스템의 구현 가능성을 제시합니다. 이 밖에도, 본 연구실은 음의 정전용량 현상, 에너지 저장 및 변환, 센서 응용 등 다양한 전자세라믹스 기반 소자 연구를 수행하며, 실리콘 CMOS 공정과의 호환성 확보 및 대면적 집적화 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 비휘발성 메모리, 저전력 트랜지스터, 인공지능 하드웨어 등 미래 반도체 산업의 혁신을 이끌고 있습니다. 문태환 연구실은 국내외 유수 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 실험적 연구와 이론적 모델링, 시뮬레이션을 융합한 다학제적 연구를 지향합니다. 이를 바탕으로 세계적인 연구성과를 지속적으로 창출하며, 반도체 및 전자세라믹스 분야의 미래를 선도하고 있습니다.