RnDCircle Logo
arrow left icon

icsa

한양대학교 융합전자공학부

박진섭 교수

Perovskite Photodetectors

Graphene Oxide

Piezoelectric Nanogenerators

icsa

융합전자공학부 박진섭

차세대 반도체소자 융합연구실(icsa)은 첨단 반도체 소자 및 융합 기술 개발을 선도하는 연구실로, 신소재 기반의 메모리 소자, 인공지능 반도체, 에너지 하베스팅, 광센서, 환경 및 열 관리 소자 등 다양한 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 본 연구실은 금속 산화물, 페로브스카이트, 나노구조체 등 혁신적인 소재를 활용하여 기존 반도체 소자의 한계를 극복하고, 새로운 기능과 성능을 갖춘 차세대 소자 개발에 집중하고 있습니다. 특히, ReRAM, STT MRAM, SOM, FRAM 등 신흥 메모리 소자와 멤리스터 기반 뉴로모픽 칩, 인공지능 반도체 등은 초저전력, 고속, 고집적 특성을 바탕으로 미래 정보 저장 및 처리 기술의 패러다임 전환을 이끌고 있습니다. 이러한 소자들은 실시간 이미지 인식, 스파이킹 뉴럴 네트워크 등 인공지능 하드웨어 구현에 핵심적인 역할을 하며, 실제 산업 응용을 위한 대면적 공정, 집적화, 신뢰성 평가 등 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 에너지 하베스팅 분야에서는 나노발전기, TENG, PENG, 태양전지 등 다양한 에너지 변환 소자를 개발하여 웨어러블, IoT, 바이오 센서 등 자가구동 시스템의 에너지 자립화에 기여하고 있습니다. 소재의 결정 구조, 표면 개질, 나노구조 제어를 통해 에너지 변환 효율을 극대화하고, 실제 환경에서의 내구성 및 신뢰성 확보에도 중점을 두고 있습니다. 광센서 및 환경/열 관리 소자 분야에서는 자외선부터 적외선까지 넓은 스펙트럼을 커버하는 고성능 광센서, 환경 문제 해결을 위한 광촉매 소자, 반도체 및 전자기기의 열 관리를 위한 고성능 열계면재료(TIM) 개발 등 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 특히, 전사 공정 및 나노구조 제어 기술을 활용하여 유연한 기판 위에 고성능 소자를 집적하는 연구가 두드러집니다. 이와 같은 융합적이고 혁신적인 연구를 바탕으로, 본 연구실은 미래 반도체 및 전자기술의 새로운 패러다임을 제시하고, 산업 및 사회 전반에 걸쳐 실질적인 변화를 이끌어 나가고 있습니다. 앞으로도 소재-소자-시스템 통합 연구를 통해 차세대 반도체 및 융합기술 분야의 글로벌 리더로 자리매김할 것입니다.

Perovskite Photodetectors
Graphene Oxide
Piezoelectric Nanogenerators
차세대 신흥 메모리 소자 및 인공지능 반도체
본 연구실은 차세대 신흥 메모리 소자, 특히 ReRAM, STT MRAM, SOM, FRAM 등 다양한 신소재 기반의 메모리 소자 개발에 중점을 두고 있습니다. 금속 산화물 및 페로브스카이트 나노구조를 활용하여 멀티레벨 저장, 저전력 동작, 고속 스위칭 특성을 구현하고자 하며, 이를 통해 기존 실리콘 기반 메모리의 한계를 극복하고자 합니다. 특히, 페로브스카이트 기반 멤리스터 및 금속 산화물/페로브스카이트 복합구조를 적용한 신개념 메모리 소자 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 신흥 메모리 소자는 인공지능 반도체와의 융합을 통해 뉴로모픽 컴퓨팅, 실시간 이미지 인식, 스파이킹 뉴럴 네트워크(SNN) 등 차세대 인공지능 하드웨어 구현에 필수적인 역할을 합니다. 실제로 본 연구실에서는 멤리스터 기반 뉴럴 집적 칩을 개발하여 초저전력, 고집적, 실시간 학습 및 인식이 가능한 하드웨어 플랫폼을 제시하고 있습니다. 이를 위해 TCAD 시뮬레이션, 소재 합성, 소자 특성 평가 등 다양한 실험 및 이론적 접근이 병행되고 있습니다. 향후에는 더욱 다양한 소재와 구조를 적용한 메모리 소자 및 인공지능 반도체의 융합 연구를 통해, 초고속·초저전력·고신뢰성의 차세대 정보 저장 및 처리 기술을 선도할 계획입니다. 또한, 실제 산업 응용을 위한 대면적 공정, 집적화, 신뢰성 평가 등 실용화 연구도 적극적으로 추진하고 있습니다.
에너지 하베스팅 및 자가구동 소자
본 연구실은 나노발전기, TENG(Triboelectric Nanogenerator), PENG(Piezoelectric Nanogenerator), 태양전지 등 다양한 에너지 하베스팅 기술을 연구하고 있습니다. 금속 산화물, 페로브스카이트, 복합 나노구조체 등 혁신적인 소재를 활용하여, 유연하고 고효율의 에너지 변환 소자를 개발하고, 이를 기반으로 자가구동 센서 및 디스플레이 등 다양한 응용 분야로 확장하고 있습니다. 특히, 유연한 TENG, PENG 및 태양전지 소자는 웨어러블 디바이스, 사물인터넷(IoT), 바이오 센서 등 차세대 전자기기의 에너지 자립화에 핵심적인 역할을 할 수 있습니다. 본 연구실에서는 소재의 결정 구조, 표면 개질, 나노구조 제어 등을 통해 에너지 변환 효율을 극대화하고, 실제 환경에서의 내구성 및 신뢰성 확보에도 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 단순한 전력 공급을 넘어, 자가구동 센서 네트워크, 무선 통신, 환경 모니터링 등 다양한 스마트 시스템의 기반 기술로 활용될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 소재-소자-시스템 통합 연구를 통해 에너지 하베스팅 분야의 혁신을 지속적으로 이끌어 나갈 것입니다.
광센서 및 환경/열 관리 소자
본 연구실은 자외선(UV)부터 적외선(IR)까지 넓은 스펙트럼을 커버하는 광센서 및 포토디텍터 개발에 주력하고 있습니다. 페로브스카이트, 금속 산화물, 나노구조체 등 다양한 신소재를 적용하여 고감도, 고선택성, 유연성, 대면적화가 가능한 광센서를 구현하고 있습니다. 특히, 전사 공정 및 나노구조 제어 기술을 활용하여 유연한 기판 위에 고성능 광센서를 집적하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한, 환경 문제 해결을 위한 광촉매 소재 및 소자, 그리고 반도체 및 전자기기의 열 관리를 위한 고성능 열계면재료(TIM) 개발도 중요한 연구 분야입니다. 금속 산화물, 페로브스카이트, 그래핀 복합체 등 다양한 소재를 기반으로 한 열전도성 향상, 열 확산 경로 최적화, 대면적/대량 공정 기술을 연구하고 있습니다. 이를 통해 차세대 반도체 패키지, 고출력 전자기기, 친환경 에너지 시스템 등 다양한 응용 분야에 기여하고 있습니다. 앞으로 본 연구실은 광센서와 환경/열 관리 소자의 융합, 스마트 센서 네트워크, 인공지능 기반 환경 모니터링 등 미래 지향적 연구를 지속적으로 확대해 나갈 계획입니다.
1
Real-Time Unsupervised Learning and Image Recognition via Memristive Neural Integrated Chip Based on Negative Differential Resistance of Electrochemical Metallization Cell Neuron Device
우대성
Small,
2
Unveiling the hybrid filaments-induced forming-free resistive switching dynamics in Cu-doped oxygenated          amorphous carbon-based memristors
우대성
NPG Asia Mat.,
3
Unveiling the Resistive Switching Mechanism and Low Current Dynamics of Ru-based Hybrid Synaptic Memristors
대성
Advanced Functional Materials,
1
광전자 소자용 금속산화물 중공 나노구 단일층 응용에 관한 연구
교육부(2013Y)
2021년 03월 ~ 2021년 05월
2
기술 중심 기업성장단계 맞춤형 실전문제해결 연구사업단
과학기술정보통신부(2017Y)
2021년 ~ 2022년 02월
3
고효율 수직형 발광 다이오드 개발을 위한 주기적 극성반전 나노하이브리드 구조 응용에 관한 연구
과학기술정보통신부(2017Y)
2017년 09월 ~ 2018년 08월