IMCL(첨단재료화학연구실)은 원자 및 분자 수준에서의 혁신적인 무기 소재 설계와 합성을 통해 차세대 전자소자, 에너지, 환경, 포토리소그래피 등 다양한 분야에서 세계적인 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 용액공정 기반의 저온 합성 기술을 바탕으로, 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 칼코겐화물 등 다양한 무기 반도체 및 하이브리드 소재를 개발하고 있습니다. 이를 통해 대면적, 유연, 투명 전자소자 및 고성능 박막 트랜지스터(TFT), 차세대 디스플레이, 웨어러블 기기 등 첨단 응용 분야에 적용 가능한 기반 기술을 확보하고 있습니다.
특히, 구리 아이오딘화물(CuI)과 같은 투명 p-형 반도체, 고이동도 금속 산화물, 유무기 하이브리드 초격자 구조체 등 혁신적인 소재를 활용하여, 기존 실리콘 기반 전자소자의 한계를 극복하고자 합니다. 소재의 표면 및 계면 제어, 도핑, 결함 제어 등 다양한 소재공학적 접근을 통해 소자의 성능과 내구성을 극대화하고 있으며, 이러한 연구 성과는 다수의 국제 저널 논문과 특허로 이어지고 있습니다.
IMCL은 에너지 소재 분야에서도 고체 전해질 기반의 박막 배터리, 산화물계 고체 전해질, 기능성 나노소재(칼코겔, 다공성 금속 칼코겐화물, 전기방사 나노섬유 등) 개발에 집중하고 있습니다. 이를 통해 차세대 에너지 저장 및 변환, 환경 정화, 에너지 하베스팅 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다. 솔-젤 합성, 저온 공정, 계면 코팅 등 첨단 합성 및 공정 기술을 바탕으로, 실제 산업 현장에 적용 가능한 고성능 소재를 개발하고 있습니다.
또한, 반도체 및 디스플레이 산업의 핵심 공정인 포토리소그래피 분야에서도 극자외선(EUV) 및 심자외선(DUV) 리소그래피에 적용 가능한 무기 및 하이브리드 포토레지스트 소재 개발에 앞장서고 있습니다. 금속 산화물, 금속 칼코겐화물, 안티모니 기반 유기금속 화합물 등 다양한 무기 소재를 활용하여, 초미세 패터닝, 높은 해상도, 우수한 식각 저항성 등 차세대 반도체 제조 공정에 필수적인 특성을 구현하고 있습니다.
IMCL은 산학협력, 국가연구과제, 국제공동연구 등 다양한 네트워크를 통해 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다. 앞으로도 IMCL은 첨단 전자재료, 에너지 소재, 포토리소그래피 소재 등 다양한 분야에서 글로벌 리더로서의 입지를 강화하며, 혁신적인 연구를 지속해 나갈 것입니다.
IMCL 연구실은 대면적 전자소자 구현을 위한 첨단 전자재료의 개발과 박막 트랜지스터(TFT) 기술에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 용액공정 기반의 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 칼코겐화물 등 다양한 무기 반도체 소재를 저온에서 합성하여, 유연하고 투명한 전자소자에 적용할 수 있는 기반 기술을 확보하고 있습니다. 이를 통해 차세대 디스플레이, 웨어러블 기기, 센서 등 다양한 응용 분야에 적합한 고성능, 고신뢰성의 전자소자 개발을 목표로 하고 있습니다.
특히, 구리 아이오딘화물(CuI)과 같은 투명 p-형 반도체, 고이동도 금속 산화물, 하이브리드 초격자 구조체 등 혁신적인 소재를 활용하여, 기존 실리콘 기반 전자소자의 한계를 극복하고자 합니다. 이러한 소재들은 저온 공정이 가능하여 플렉서블 기판에도 적용할 수 있으며, 대면적 공정 및 대량 생산에 유리한 특성을 지닙니다. 또한, 표면 및 계면 제어, 도핑 기술, 결함 제어 등 다양한 소재 공학적 접근을 통해 소자의 성능과 내구성을 극대화하고 있습니다.
연구실은 다양한 국제 저널 및 특허를 통해 세계적으로 인정받는 연구 성과를 내고 있으며, 산학협력 및 국가 연구과제를 통해 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 앞으로도 IMCL은 첨단 전자재료 및 박막 트랜지스터 분야에서 글로벌 리더로서의 입지를 강화해 나갈 것입니다.
차세대 배터리 및 에너지 소재: 고체 전해질과 기능성 나노소재
IMCL 연구실은 차세대 에너지 저장 및 변환을 위한 혁신적 소재 개발에도 집중하고 있습니다. 특히, 고체 전해질 기반의 박막 배터리(Thin-Film Batteries, TFBs)와 산화물계 고체 전해질(LIPON, LATP, LLZO 등)의 합성 및 응용에 관한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이러한 고체 전해질은 높은 안전성, 낮은 자기 방전율, 긴 수명, 유연성 등 다양한 장점을 지니고 있어, 플렉서블 전자기기, 웨어러블 디바이스, 사물인터넷(IoT) 등 미래 지향적 응용 분야에 매우 적합합니다.
연구실에서는 솔-젤 합성법 등 저온 공정 기술을 활용하여, 고순도 및 높은 이온전도도를 갖는 산화물 박막을 구현하고 있습니다. 또한, 이러한 고체 전해질을 리튬이온 배터리의 양극 소재(LNMO, LCO, NCM811 등)에 코팅함으로써, 충방전 용량과 사이클 안정성을 크게 향상시키고 있습니다. 더불어, 기능성 나노소재(예: 칼코겔, 다공성 금속 칼코겐화물, 전기방사 나노섬유 등)의 개발을 통해 에너지 저장 및 변환 효율을 극대화하는 연구도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 친환경적이고 지속가능한 에너지 시스템 구축에 기여할 뿐만 아니라, 차세대 배터리, 에너지 하베스팅, 환경 정화 등 다양한 분야로의 확장 가능성을 보여줍니다. IMCL은 앞으로도 에너지 소재 분야에서 혁신적인 연구를 지속하며, 미래 에너지 산업의 핵심 기술을 선도해 나갈 것입니다.
극자외선(EUV) 및 차세대 포토리소그래피용 무기 포토레지스트 소재
IMCL 연구실은 반도체 및 디스플레이 산업의 핵심 공정인 포토리소그래피 분야에서도 세계적인 경쟁력을 갖추고 있습니다. 특히, 극자외선(EUV) 및 심자외선(DUV) 리소그래피에 적용 가능한 무기 및 하이브리드 포토레지스트 소재 개발에 주력하고 있습니다. 기존의 유기 포토레지스트가 가지는 한계(낮은 흡광도, 화학적/기계적 불안정성, 낮은 식각 저항성 등)를 극복하기 위해, 금속 산화물, 금속 칼코겐화물, 안티모니 기반 유기금속 화합물 등 다양한 무기 소재를 활용한 차세대 포토레지스트를 연구하고 있습니다.
연구실은 라디칼 반응을 극대화할 수 있는 광개시제 통합형 클러스터, 고흡광 무기 나노클러스터, 다중감광기작을 갖는 금속 칼코겐 화합물 등 혁신적인 소재 설계와 합성 기술을 보유하고 있습니다. 이를 통해 10nm 이하의 초미세 패터닝, 높은 해상도 및 LER/LWR 제어, 우수한 식각 저항성 등 차세대 반도체 제조 공정에 필수적인 특성을 구현하고 있습니다. 또한, 저온 경화 공정과 대면적 적용이 가능한 소재 개발로 산업적 실용성도 높이고 있습니다.
이러한 연구는 다수의 특허 출원 및 산업체와의 협력을 통해 실제 반도체 생산 현장에 적용되고 있으며, 미래 반도체 및 디스플레이 공정의 혁신을 이끌고 있습니다. IMCL은 앞으로도 포토리소그래피 소재 분야에서 세계적인 선도 연구실로 자리매김할 것입니다.
