나노트로닉스 연구실은 벌크에 비해 우수한 물리적, 전기적 특성 및 유연한 특성을 갖는 나노선/나노입자를 이용하여 나노구조체 기반 유연전자소자, 뉴로모픽 소자, 에너지 하베스팅 소자, 유연/스트레쳐블 TFT소자, 차세대 메모리소자, 유연 광소자에 관한 연구를 진행합니다.

Nano Letters 2편, ACS nano 2편, Advanced Materials 2편, Small 2편, Nanotechnology 22편 등 SCI 저널에 300편 게재

‘접합된 나노입자를 이용한 수광소자’ 등 국내등록 23건, 국내출원 20건, 국외출원 18건

국가지정연구실사업, 특정연구개발사업, 핵심기반기술개발사업, 중기거점사업 등 다양한 프로젝트 실시

MOSFET 및 신개념 스위칭 소자 연구 MOSFET 소자의 급격한 크기 감소에 따라 발생하는 short-channel effect의 결과로 다양한 성능 저하 (Subthreshold swing값의 증가, 누설전류 증가, 소비전력 증가 등)의 문제점들이 발생됨. 본 연구실에서는 저전력 및 고효율의 특징을 갖는 신개념 스위칭전자소자인 tunneling field-effect transistor (TFET), feedback FET (FBFET), impact ionization FET (IFET)에 관한 연구를 진행하고 있음. 무기물 반도체 나노선/나노입자 기반의 단위소자 제작 기술을 바탕으로 플라스틱 기판 위에 무기물 반도체 나노선/나노입자 기반의 논리회로에 관한 연구를 진행하고 있음.

뉴로모픽 (Neuromorphic) 기술은 인간의 신경 구조를 CMOS 집적회로 기술 기반 하드웨어로 모방하기 위한 기술임. 본 연구실에서는 기존 폰 노이만 기반 아키텍쳐 적용의 한계를 뛰어넘어 인간의 뇌처럼 기억과 연산을 같은 곳에서 처리하는 로직과 메모리가 통합된 뉴로모픽 소자에 관한 연구를 진행 중임.

열전소자(Thermoelectric generator)는 열에너지를 전기에너지로 변환 시키는 에너지 발전소자임. 본 연구실에서는 나노입자와 나노선을 이용하여 전하운반체와 포논의 독립적 제어를 통하여 에너지 변환효율 극대화를 통해 고효율 플렉시블 열전시스템에 관한 연구를 진행 중임.

슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 축전 용량이 매우 큰 초고용량 커패시터로 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 에너지 저장소자임. 본 연구실에서는 탄소기반 재료들을 다공성 나노구조체로 형성하여 표면적 증가 및 이온의 출입을 용이하도록 설계하고 고성능 플렉서블 슈퍼커패시터를 제작하는 연구를 수행 중임. 또한 나노입자 및 나노선 기반 열전소자와의 융합을 통해 열에너지 하베스팅이 가능한 플렉서블 슈퍼커패시터에 관한 연구를 수행 중임.

TFT(Thin Film Transistor)는 AMOLED와 LCD에서 영상을 구성하는 픽셀을 on/off시키는 스위치 소자임. 현재 디스플레이 시장에서는 낮은 공정 비용 및 대면적화가 가능한 비정질 실리콘을 TFT의 채널물질로 많이 사용함. 본 연구실에서는 플렉서블 비정질 실리콘 TFT를 제작하고, bending stress에 따른 열화 발생 메커니즘 규명 및 reliability 개선에 관한 연구를 진행함.

최근 산화물 반도체 TFT가 전자와 정공의 속도가 빨라 고해상도 구현에 절대적으로 유리해서 크게 주목을 받고 있으며 차세대 TFT 기술로 자리잡을 것으로 예상됨. 본 연구실에서는 IGZO, IZO 등 ZnO 계열 산화물 반도체 TFT에 관한 연구를 수행하며 이와 더불어 다양한 형태 변형이 가능한 유연/스트레쳐블 디스플레이용 TFT에 관한 연구도 수행하고 있음.

수광/발광 소자 제작 본 연구실에서는 나노입자를 이용하여 입사된 빛에 대해 모든 편광 방향으로 수광이 이루어지게 하여 고효율의 수광소자 제작 및 연구를 진행함. 또한 차세대 디스플레이로 각광받는 organic light-emitting diode (OLED) 발광소자를 플렉서블 기판 위에 제작하는 연구를 진행함.

정보 보안, 암호화, 인증 시스템에서 필요한 진성 난수(TRNG)는 예측 불가능성과 고유성이 핵심입니다. 본 연구는 게이트 다이오드 기반 소자로부터 발생하는 열 및 전기 잡음을 활용해 고품질 난수를 생성하는 장치를 개발합니다. 특히 보안용 게이트 다이오드 설계 최적화, 잡음 분석 및 하드웨어 구현을 통합하여 실제 응용 환경에서도 안정적인 난수 발생 성능을 확보하는데 중점을 둡니다. 한국연구재단 기술사업화센터 자료에 따르면, 해당 기술(#10‑2024‑0095589)은 최근 출원된 특허로, 사업화 가능성 높은 전략 기술로 분류되었습니다

본 연구실은 나노 스케일에서 전자 소자와 메모리 소자의 구조 설계, 물성 최적화 및 동작 메커니즘 연구에 집중합니다. 다양한 나노소재 기반(탄소 전극 포함) 소자 구조를 설계하고 물리적 특성을 제어함으로써 안정적 스위칭, 높은 집적도, 저전력 동작이 가능한 차세대 메모리 소자를 목표로 합니다. 고려대학교 융합기술연구소 소개에서 김상식 교수 연구 분야로 '나노전자소자 및 메모리소자'가 명시되어 있습니다.

연구실 초기 공지에 따르면, AI 설계, 시뮬레이션, 제작을 아우르는 시스템을 구축하여 나노소자 개발 전체 주기를 자동화하고 효율화하고자 합니다. 머신러닝 기반 소재 특성 예측, 시뮬레이션 기반 공정 최적화, 최종 제작 단계의 자동화 기술을 결합하여 연구-개발(R&D) 기간을 단축하고 반복 실험 비용을 절감합니다. 이는 실제 산업체 및 시스템 통합(SI) 단계에 적용 가능한 솔루션으로, 나노소자 기술의 상용화 및 산업 협력 가능성을 높이도록 설계되었습니다.