본 연구실은 유기 반도체 소재의 설계와 합성, 그리고 이를 기반으로 한 차세대 전자 및 에너지 소자 개발에 중점을 두고 있습니다. 유기 반도체는 분자 구조의 다양성과 공정의 유연성 덕분에 기존 무기 반도체와 차별화된 특성을 지니며, 저비용 대면적 공정, 유연성, 경량화 등 다양한 장점을 제공합니다. 연구실에서는 새로운 공액 고분자 및 소분자 유기 반도체의 분자 구조를 설계하고, 합성된 소재의 결정성, 전하 이동 특성, 열전 특성 등 물리적·화학적 특성을 정밀하게 분석합니다. 특히, 유기 트랜지스터, 열전소자, 광센서, 신경모방 소자 등 다양한 응용 분야에 최적화된 소재 개발을 목표로 하고 있습니다. 소재의 분자 구조와 결정성, 박막 내 나노구조 제어를 통해 전하 이동도와 소자 신뢰성을 극대화하며, 방사광 가속기 기반의 X선 산란 및 흡수 분광법 등 첨단 분석기술을 활용하여 소재와 소자의 구조-성능 상관관계를 규명합니다. 또한, 2차원 소재와의 하이브리드화, 저온 용액공정, 대면적 인쇄 공정 등 혁신적인 제조기술을 도입하여 실제 산업적 활용 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구를 통해 미래 지향적 분자 기반 나노소재 및 소자 기술의 원천을 확보하고, 유연 전자, 웨어러블 디바이스, 에너지 하베스팅 등 다양한 첨단 산업 분야에 기여하고자 합니다. 연구실은 학제 간 융합 연구와 산학협력을 통해 관련 학문 및 산업 발전을 선도할 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.

연구실은 유기 반도체 소재를 기반으로 한 차세대 전자소자 및 신경모방(뉴로모픽) 시스템 개발에 주력하고 있습니다. 유기 트랜지스터, 메모리, 열전소자, 광센서 등 다양한 소자 구조를 연구하며, 특히 인공지능(AI) 및 뉴로모픽 컴퓨팅에 적합한 소자 아키텍처와 공정 기술을 개발하고 있습니다. 유기 소재의 유연성과 저온 공정 특성을 활용하여 웨어러블, 신축성, 대면적 소자 구현이 가능하며, 기존 실리콘 기반 소자와 차별화된 기능을 실현할 수 있습니다. 소자 제작 과정에서는 용액 기반 인쇄, 코팅, 저온 증착 등 다양한 공정 기술을 최적화하고, 박막 내 나노구조 및 분자 배향 제어를 통해 소자 성능과 신뢰성을 극대화합니다. 또한, 방사광 가속기 기반 실시간 구조 분석, 전기적 특성 평가, 이론적 시뮬레이션을 병행하여 소자 동작 메커니즘을 심층적으로 규명합니다. 최근에는 AI 반도체, 뉴로모픽 트랜지스터, 유연 열전 발전기 등 혁신적 소자 개발을 통해 차세대 정보처리 및 에너지 변환 기술의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 인공지능, 사물인터넷, 웨어러블 헬스케어, 스마트 센서 등 다양한 미래 산업에 적용될 수 있으며, 유기 전자소자의 실용화와 상용화를 위한 기반 기술 확보에 기여하고 있습니다. 연구실은 국내외 유수 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 연구 성과의 확장과 기술 이전에도 적극적으로 나서고 있습니다.

유기 반도체 박막의 나노구조와 분자 배향은 소자의 성능과 신뢰성에 결정적인 영향을 미칩니다. 본 연구실은 용액 기반 인쇄, 코팅, 저온 증착 등 다양한 박막 형성 공정을 연구하며, 박막 내 결정성, 나노구조, 계면 특성 등을 정밀하게 제어하는 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 대면적, 고균일성, 고성능 유기 반도체 박막을 구현하고, 유연 전자 및 웨어러블 소자에 최적화된 구조를 설계합니다. 나노구조 분석을 위해 방사광 가속기 기반의 X선 산란(GIXS), X선 흡수 분광(XAS), 전자현미경, 원자힘현미경 등 첨단 분석기술을 적극 활용합니다. 특히, 소자 동작 중 실시간 구조 변화를 관찰할 수 있는 동적 분석법을 도입하여, 소재 및 소자의 구조-성능 상관관계를 심층적으로 규명합니다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 소재 설계, 공정 조건, 소자 구조를 최적화하여, 실제 응용에 적합한 고신뢰성 소자 개발에 기여하고 있습니다. 또한, 이론적 시뮬레이션 및 계산화학 기법을 병행하여 실험 결과를 뒷받침하고, 새로운 소재 및 공정 개발의 방향성을 제시합니다. 연구실은 이러한 융합적 접근을 통해 유기 반도체 분야의 기초과학과 응용기술을 동시에 선도하고 있습니다.