손준우 연구실은 박막공학을 기반으로 한 금속-절연체 상전이(MIT) 소재의 설계와 합성에 중점을 두고 있습니다. 이 연구는 전이금속 산화물, 특히 VO2, NbO2, LaNiO3 등 다양한 산화물 박막의 성장, 구조 제어, 그리고 상전이 특성의 정밀 조절을 통해 차세대 전자소자에 적용 가능한 신소재를 개발하는 데 목적이 있습니다. 박막의 결정성, 계면 구조, 결함 제어 등 미세구조적 요소가 전기적·광학적 특성에 미치는 영향을 심도 있게 분석하며, 이를 바탕으로 초고속 스위치, 메모리 소자, 센서 등 다양한 응용 분야로의 확장을 모색하고 있습니다. 특히, 금속-절연체 상전이 현상은 전자구조와 결정구조의 상호작용에 의해 발생하는데, 연구실에서는 이 두 전이의 결합 및 분리를 통한 '제로 스트레인' MIT 구현에 성공하였습니다. 이를 통해 기존 소재의 내구성, 스위칭 속도, 에너지 효율성 등에서 한계를 극복할 수 있는 혁신적 소재 설계 방법론을 제시하고 있습니다. 또한, 나노입자 도핑, 이종접합, 이온 도핑 등 다양한 공정기술을 활용하여 박막의 기능성을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 첨단 반도체, 인공 뉴런 소자, 차세대 메모리 등 미래 지향적 전자소자 개발에 필수적인 기반 기술로 평가받고 있습니다. 더불어, 실제 산업적 응용을 위한 대면적 박막 제조, 신뢰성 평가, 상용화 기술 개발 등 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.

본 연구실은 산화물 박막의 전기적, 이온적, 광학적 특성을 활용한 신기능성 전자소자 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 모트 임계 스위치, 선택소자, 인공 시냅스 및 뉴런 소자 등 차세대 메모리 및 뉴로모픽 컴퓨팅 소자 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 산화물 박막의 금속-절연체 상전이, 이온 도핑, 나노입자 삽입 등 다양한 물리적·화학적 조작을 통해 소자의 임계 전압, 스위칭 속도, 내구성, 에너지 효율성 등을 혁신적으로 개선하고 있습니다. 인공 시냅스 및 뉴런 소자 연구에서는 생체 신경망의 신호 전달 및 학습 메커니즘을 모사하는 하드웨어 구현에 집중하고 있습니다. 예를 들어, VO2 기반의 모트 뉴런 소자는 외부 자극에 따라 스파이크 신호를 생성하고, 민감도 및 적응성을 조절할 수 있어 실제 신경세포의 동작을 모방할 수 있습니다. 또한, 나노입자 삽입을 통한 확률적 비트(p-bit) 생성, 이온 이동을 이용한 시냅스 가중치 조절 등 다양한 원천기술을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 인공지능 하드웨어, 초저전력 신경망 칩, 차세대 정보 저장 및 처리 기술 등 미래 정보기술 산업의 핵심 기반이 될 것으로 기대됩니다. 더불어, 특허 출원 및 산업체와의 협력을 통해 실제 제품화 및 상용화 가능성도 적극적으로 모색하고 있습니다.

손준우 연구실은 페로브스카이트 구조 및 다양한 나노구조 산화물에서의 이온 및 전자 수송 현상에 대한 심층 연구를 수행하고 있습니다. 산화물 내 산소 공공, 도핑, 계면 구조 등 미세구조적 요인을 정밀하게 제어하여, 전기적·광학적 특성의 맞춤형 조절이 가능하도록 하는 것이 주요 목표입니다. 이를 위해, 결정 방향성, 이종접합, 표면 개질 등 다양한 공정기술을 활용하여 산화물 내 이온 이동 경로를 설계하고, 전자 이동도 및 결함 농도를 최적화하고 있습니다. 특히, 산소 공공의 조절을 통한 금속-절연체 상전이 온도 변화, 광전도성 조절, 자외선 검출기 등 다양한 응용 연구가 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 페로브스카이트 주석 산화물의 표면 산소 공공을 자외선 조사로 가역적으로 조절하여, 광전도성 및 센서 특성을 극대화하는 기술을 개발하였습니다. 또한, 이온 도핑 및 계면 공학을 통해 고내구성, 고성능의 산화물 기반 전자소자 구현에 성공하였습니다. 이러한 연구는 차세대 반도체, 에너지 소자, 센서, 촉매 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 소재의 근본적 물성 이해와 더불어 실용적 응용까지 아우르는 융합 연구로 평가받고 있습니다.