Nano-Electronic Materials & Devices Lab.

신소재공학과
이장식

나노전자재료 및 소자 연구실(NEML)은 신소재공학과를 기반으로 차세대 메모리 소자와 인공지능 하드웨어 구현을 위한 핵심 기술을 연구하고 있습니다. 본 연구실은 강유전체, 저항변화메모리(RRAM), 페로브스카이트, 바이오폴리머 등 다양한 첨단 소재를 활용하여, 기존 반도체 메모리의 한계를 극복하고 초고속·저전력·고집적 메모리 소자 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 결합한 3차원 메모리 어레이, 금속-강유전체-금속-강유전체-채널(MFMFS) 구조 등 혁신적인 소자 구조를 도입하여, 낮은 전압에서도 빠르고 안정적으로 동작하는 차세대 메모리 소자를 구현하였습니다. 이러한 기술은 데이터센터, 인공지능, 자율주행차, 사물인터넷 등 다양한 첨단 산업 분야에서 요구되는 대용량 데이터 저장과 고속 정보 처리를 가능하게 합니다. 또한, 본 연구실은 저항변화메모리(RRAM)와 선택소자(selector device) 기술을 통해, 메모리 소자의 대규모 집적화와 신뢰성 향상에 기여하고 있습니다. 은 도핑 산화아연 기반의 선택소자는 10억 배 이상의 높은 선택비와 우수한 열적 안정성을 바탕으로, 3차원 크로스포인트 메모리 구조에서의 누설전류 문제를 효과적으로 해결합니다. 이를 통해 차세대 비휘발성 메모리의 상용화와 인메모리 컴퓨팅 기술 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다. 뉴로모픽 소자 및 인공 시냅스 트랜지스터 연구도 본 연구실의 핵심 분야입니다. 강유전체, 바이오폴리머, 산화물 반도체 등 다양한 소재를 활용하여, 인간 두뇌의 병렬적 정보 처리와 학습 기능을 모사하는 인공 신경망 소자와 뉴로모픽 칩을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 저전력·고속·다기능의 인공지능 하드웨어 구현에 필수적이며, 미래 지능형 반도체 산업의 혁신을 선도하고 있습니다. 나노전자재료 및 소자 연구실은 소재 개발, 소자 설계, 집적 공정, 신뢰성 평가 등 전주기적 연구 역량을 바탕으로, 차세대 메모리 및 뉴로모픽 소자 분야에서 세계적인 경쟁력을 확보하고 있습니다. 앞으로도 첨단 소재와 혁신적 소자 구조를 융합하여, 미래 정보화 사회의 핵심 인프라 구축에 기여할 것입니다.