노용영 연구실의 핵심 연구 중 하나는 고이동도와 높은 안정성을 동시에 갖는 차세대 p형 반도체 소재를 개발하고 이를 박막 트랜지스터(TFT)에 적용하는 것이다. 기존 대면적 전자소자 분야에서는 n형 비정질 산화물 반도체가 빠르게 발전해 왔지만, 이에 대응하는 고성능 p형 소재는 상대적으로 부족하여 상보형 회로와 집적 전자 시스템 구현에 큰 제약이 있었다. 연구실은 이러한 병목을 해결하기 위해 텔루륨 기반 산화물, 셀레늄 합금화 구조, p-오비탈 기반 정공 전도 메커니즘 등 새로운 재료 설계 전략을 제시하고 있다. 특히 비정질 p형 반도체에서 높은 정공 이동도를 확보하기 위해 전자구조와 국소 결합 환경을 정밀하게 제어하는 접근이 두드러진다. 셀레늄이 합금화된 텔루륨 산화물 계열은 비정질 구조의 균일성과 p-오비탈 연결성을 강화하면서도 과도한 정공 농도를 억제하여, 높은 on/off 비와 우수한 바이어스 안정성을 동시에 달성하는 방향으로 연구되고 있다. 이러한 연구는 웨이퍼 스케일 균일성, 장기 환경 안정성, 저온 공정 적합성까지 고려한다는 점에서 학술적 의미뿐 아니라 산업적 파급력도 크다. 이 연구의 궁극적 목표는 저비용, 대면적, 저온 제조가 가능한 p형 TFT 기술을 확립하여 상보형 회로, 차세대 디스플레이 구동 회로, 투명 전자소자, 유연 전자소자 등으로 확장하는 것이다. 단순히 소재를 합성하는 수준을 넘어, 소자 구조 최적화와 회로 구현까지 연결하는 통합 연구가 이루어지고 있으며, 이는 향후 실리콘 중심 전자소자의 한계를 보완하는 새로운 반도체 플랫폼으로 이어질 가능성이 높다.

연구실은 비납계 할라이드 반도체와 주석계 페로브스카이트를 활용한 차세대 반도체 소자 개발에도 집중하고 있다. 기존 페로브스카이트 연구가 주로 태양전지와 발광소자에 초점을 맞춰 왔다면, 이 연구실은 이를 트랜지스터 채널 소재로 확장하여 고성능 p형 TFT와 집적 회로로 연결하는 독자적인 방향을 개척하고 있다. 특히 납을 포함하지 않는 친환경 조성, 이온성 반도체의 전하 수송 특성, 대면적 공정 적합성을 동시에 고려한다는 점이 특징이다. 세부적으로는 주석 기반 할라이드 페로브스카이트의 조성 제어, 첨가제 설계, 박막 형성 메커니즘, 열증착 및 용액공정의 공정 융합, 그리고 전하 농도 조절이 주요 연구 축을 이룬다. 최근에는 열증착 기반 CsSnI3 박막과 반응 유도 첨가제를 이용해 균일하고 치밀한 박막을 형성하고, 높은 정공 이동도와 향상된 안정성을 갖는 p형 트랜지스터를 구현하는 성과가 나타났다. 이는 산업 친화적인 진공 공정 기반 제조 가능성을 보여주며, 기존 용액공정 페로브스카이트 소자의 재현성과 내구성 한계를 보완하는 중요한 진전이다. 이 연구는 M3D 집적 회로, 투명 회로, 차세대 디스플레이, 발광 트랜지스터, 근적외선 광원 등으로 응용 범위를 넓히고 있다. 즉, 할라이드 반도체 연구는 단일 소재 성능 향상을 넘어서 전자·광전자 융합 플랫폼 구축으로 이어지고 있으며, 향후 저전력 고기능 전자시스템과 친환경 반도체 기술의 기반이 될 수 있다.

노용영 연구실은 초기부터 정보전자용 고분자와 유기반도체를 기반으로 유연 전자소자와 대면적 전자 기술을 선도해 왔다. 고분자 전계효과 트랜지스터, 인쇄형 CMOS 회로, 유기 메모리, 유기 광전자소자 등은 연구실의 중요한 기반 분야이며, 이는 현재의 산화물 및 할라이드 반도체 연구와도 긴밀히 연결된다. 연구실이 축적한 고분자 재료 설계와 용액공정 경험은 저온 공정과 대면적 제조가 필수적인 차세대 전자산업에 직접적인 강점을 제공한다. 이 분야의 연구는 잉크젯 프린팅, 스프레이 코팅, 바 코팅, 자기정렬 인쇄 등 저비용·고생산성 공정을 활용해 트랜지스터와 회로를 구현하는 데 초점이 있다. 또한 전극-반도체 계면의 전하 주입 저항을 낮추기 위한 자기조립 단분자막, 고유전 고분자 절연막, 탄성 재료가 혼합된 활성층 및 절연층 설계 등 소자 성능과 기계적 유연성을 동시에 높이기 위한 기술들이 폭넓게 다뤄진다. 이러한 접근은 플렉시블 디스플레이, 웨어러블 전자기기, 스마트 센서, RFID와 같은 응용 분야에 적합하다. 유연·대면적 전자소자 연구는 단순한 기판 유연성 확보를 넘어서, 제조 비용 절감과 새로운 폼팩터 창출이라는 산업적 가치를 갖는다. 연구실은 고분자와 나노소재, 금속산화물, 탄소나노튜브를 융합하여 기계적 변형에도 안정적인 전기적 성능을 유지하는 소자 구조를 제안해 왔으며, 장기적으로는 차세대 디스플레이와 전자 피부, 웨어러블 헬스케어 소자 등으로 기술 확장이 가능하다.