퀀텀소재 및 소자 연구실(Quantum Materials and Devices Laboratory)은 KAIST 전기및전자공학부 소속으로, 2차원 소재(그래핀, 전이금속 칼코게나이드 등)와 차세대 전자·광전자 소자, 뉴로모픽 하드웨어, 플렉서블/스트레처블 디스플레이, 고성능 센서 등 다양한 미래 혁신기술을 연구하는 세계적 수준의 융합 연구실입니다. 본 연구실은 2차원 소재의 대면적 합성, 도핑, 결함 제어, 계면공학 등 소재 원천기술 개발과 더불어, 이를 기반으로 한 트랜지스터, 메모리, 광검출기, 신경모방 소자 등 차세대 정보처리 및 저장 소자 응용에 중점을 두고 있습니다. 특히, 그래핀 및 TMDCs의 대면적·고품질 합성, 이종접합 구조 설계, 계면 엔지니어링, 저전력·고신뢰성 소자 구현 등 소재-소자-시스템 전주기 융합 연구를 선도하고 있습니다. 화학기상증착(CVD), 금속유기화학기상증착(MOCVD), 레이저 어닐링, 액상 박리, 원자층 증착(ALD) 등 다양한 합성 및 공정 기술을 개발하여, 플렉서블/스트레처블 디스플레이, 웨어러블 디바이스, 바이오센서 등 실생활과 밀접한 분야로의 확장도 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 인간 두뇌의 신경망을 모방한 뉴로모픽 하드웨어 시스템 구현을 위한 2차원 소재 기반 멤리스터, 인공 시냅스, 인공 뉴런 소자, 로직-메모리 융합 집적회로 등 차세대 인공지능 하드웨어 플랫폼 연구에 집중하고 있습니다. 아날로그 방식의 멀티스테이트 저항변화, 초저전력 구동, 고신뢰성, 집적화 용이성 등 실질적인 하드웨어 구현에 필요한 특성을 확보하고, 실제 손글씨 인식, 이미지 분류, 보안 인증 등 시스템 레벨의 실증 연구도 활발히 진행 중입니다. 연구실은 KAIST 그래핀/2D 소재 연구센터(GRC), 디스플레이 미래소재 연구센터(CAMD³), KAIST-한솔 첨단소재·부품 혁신연구센터 등 다양한 산학연 협력 네트워크를 통해 국내외 최고 수준의 연구 인프라를 구축하고 있습니다. 이를 바탕으로 세계적 수준의 2차원 소재 합성 및 응용 기술, 뉴로모픽 하드웨어, 차세대 디스플레이 및 센서 등 다양한 미래 혁신기술을 선도하며, 국가 경쟁력 제고와 미래 산업 창출에 기여하고 있습니다. 연구실은 수많은 SCI 논문, 특허, 산학협력 프로젝트, 국제학회 발표, 수상 실적 등을 통해 국내외 학계 및 산업계에서 탁월한 연구성과를 인정받고 있습니다. 앞으로도 소재-소자-시스템 융합연구를 통해 인공지능, 빅데이터, IoT, 자율주행, 바이오/의료 등 다양한 분야에서 혁신적인 하드웨어 솔루션을 제시하며, 미래 사회를 선도하는 연구실로 자리매김할 것입니다.