최문기 연구실의 핵심 축 가운데 하나는 사람의 몸, 곡면, 움직이는 구조물에 자연스럽게 밀착될 수 있는 플렉서블·스트레처블 광전자소자 개발이다. 이 연구는 기존의 딱딱한 반도체와 디스플레이 소자가 갖는 기계적 제약을 극복하고, 휘어짐·늘어남·비틀림이 반복되는 환경에서도 안정적으로 동작하는 차세대 전자 플랫폼을 구현하는 데 목적이 있다. 특히 웨어러블 센서, 피부부착형 디스플레이, 인체친화형 광검출기, 인간-기계 상호작용용 광인터페이스 등으로의 확장을 염두에 두고 연구가 전개된다. 이를 위해 연구실은 초박막 구조 설계, 탄성 기판 및 전극 소재 선택, 절연층 및 봉지층의 기계적 안정화, 그리고 소자 전체의 변형 분산 구조 설계를 함께 다룬다. 논문과 특허에서 드러나듯이 신축성 발광다이오드, 광검출기, 초박형 웨어러블 광전자소자뿐 아니라 자가치유형 배선, 곡면 이미지센서, 바이오센서 일체형 소자까지 연구 범위를 확장하고 있다. 단순히 유연한 소자를 만드는 수준을 넘어, 높은 해상도와 효율, 장기 내구성, 반복 변형 안정성을 동시에 달성하는 것이 이 연구의 중요한 차별점이다. 이 연구는 인간 중심 광전자공학이라는 응용 비전과 직접 연결된다. 예를 들어 피부에 밀착되는 광센서와 발광소자는 생체신호 모니터링, 헬스케어 진단, 차세대 웨어러블 디스플레이, 로봇 비전, 소프트 전자피부 등의 기반 기술이 될 수 있다. 향후에는 다양한 파장의 감지와 발광, 생체모사형 광학 구조, 인공지능 기반 신호 해석 기술과 결합되어 더 지능적이고 적응적인 휴먼 인터페이스로 발전할 가능성이 크다.

연구실의 또 다른 대표 주제는 양자점과 페로브스카이트와 같은 차세대 발광재료를 활용한 고효율 디스플레이 소자 개발이다. 양자점은 높은 색순도와 파장 조절 용이성, 페로브스카이트는 우수한 발광 특성과 용액공정 적합성을 지녀 차세대 디스플레이와 조명 기술의 유력한 후보로 평가된다. 최문기 연구실은 이러한 소재의 장점을 실제 소자 수준에서 구현하기 위해 고휘도, 장수명, 신축성, 풀컬러화, 초고해상도 패터닝이라는 과제를 동시에 다루고 있다. 특히 연구실의 성과는 양자점 발광다이오드(QD-LED)와 페로브스카이트 LED(PeLED)의 공정 혁신과 밀접하다. 고해상도 전사 프린팅, 이중층 전사, 박리 제어, 발광체-탄성체 복합체 패터닝과 같은 기술은 발광층 손상을 줄이고 정밀한 RGB 배열을 가능하게 하며, 웨어러블 또는 프리폼 디스플레이 형태로의 확장을 뒷받침한다. 최근에는 본연적으로 신축 가능한 양자점 LED, 차량용 고휘도 장수명 탠덤 QD-LED, 바이오센서 일체형 프리폼 QD-LED와 같은 응용 지향 연구도 수행하고 있어 소재-공정-소자-시스템을 연결하는 전주기 연구 역량을 보여준다. 이 분야의 연구는 미래 디스플레이 산업뿐 아니라 자동차 조명, 스마트 윈도우, 차세대 HMI, 헬스케어 디바이스 등으로 응용 폭이 넓다. 특히 기계적 변형에 강하면서도 밝기와 효율을 유지하는 발광소자는 기존 평판 디스플레이의 한계를 넘는 새로운 사용자 경험을 제공할 수 있다. 연구실은 차세대 발광소자를 단순한 화면 표시 장치가 아니라, 형태 변형과 센싱 기능을 결합한 지능형 인터페이스로 발전시키고자 한다.

최문기 연구실은 기능성 나노소재를 원하는 위치에 정밀하게 배치하고, 이를 대면적 또는 비정형 기판 위에 손상 없이 옮기는 전사공정 및 패터닝 기술을 중점적으로 연구한다. 플렉서블 전자소자에서는 우수한 전기적·광학적 특성을 지닌 무기 반도체, 그래핀, 양자점, 나노로드, 복합소재를 부드러운 기판 위에 집적해야 하므로, 소재 특성 보존과 공정 정밀도를 동시에 만족시키는 제조 기술이 매우 중요하다. 연구실의 연구는 바로 이 제조기술 병목을 해결하는 데 초점이 맞추어져 있다. 대표적으로 음각 전사 인쇄, 건식 전사, 이중층 전사 프린팅, 복합체 전사 및 패터닝, 박리 제어 공정 등이 연구실의 주요 방법론이다. 관련 특허에서는 그래핀 전사법, 양자점 전자장치 제조, 신축 다기능 발광소자용 복합체 패터닝, 연성 반도체 박막 제조법 등이 제시되어 있으며, 이는 단순한 소자 제작 보조기술이 아니라 성능 향상을 좌우하는 핵심 플랫폼 기술이다. 특히 고해상도 패턴 형성, 잉크 침투 및 왜곡 최소화, 다층 구조 정렬, 기판 적합성 확보는 초고해상도 디스플레이와 웨어러블 광전자소자 구현의 필수 조건이다. 이 연구는 향후 반도체 패키징, 차세대 디스플레이 제조, 바이오일렉트로닉스, 마이크로LED 및 광센서 어레이 분야에서도 높은 파급력을 가진다. 기존의 포토리소그래피나 스핀코팅만으로는 구현하기 어려운 곡면, 연신성, 비정형 구조를 대상으로 정밀 제조가 가능해지면, 전자소자의 형태 자유도가 획기적으로 높아진다. 따라서 연구실의 전사·패터닝 기술은 미래 유연전자 산업의 공정 플랫폼으로서 큰 의미를 가진다.

연구실은 단순한 발광소자 개발을 넘어, 자연계의 시각 시스템에서 영감을 받은 생체모사형 이미지센서와 인간 중심 광학시스템 연구도 수행한다. 대표적으로 수중 시각을 모사한 단일중심 렌즈와 실리콘 나노로드 광다이오드 배열 기반 카메라, 반구형 인공안구, 커브드 뉴로모픽 이미지센서 등이 이에 해당한다. 이러한 연구는 기존 평면 CMOS 이미지센서의 시야각, 곡면 적합성, 형태 자유도 한계를 극복하고자 하는 시도이다. 이 분야에서는 광학 설계와 재료공학, 소자공학, 기계적 구조 설계가 동시에 필요하다. 연구실은 넓은 시야각 확보, 비네팅 최소화, 곡면 적합형 광검출 배열 구현, 다파장 감응 특성 부여, 신경모사형 시냅스 응답 구현 등을 목표로 한다. 또한 자가치유 가능한 신축 배선, 키리가미 구조, 뉴로모픽 포토트랜지스터를 결합하여 단순히 이미지를 받아들이는 수동 센서를 넘어, 전처리와 적응 응답이 가능한 지능형 시각 플랫폼으로 발전시키고 있다. 이 연구의 응용은 인공시각, 로봇 비전, 웨어러블 카메라, 의료용 광센서, 휴먼 인터랙티브 시스템 등으로 매우 넓다. 특히 인간의 눈과 유사한 곡면 구조 및 신경모사 기능을 갖춘 센서는 저전력 지능형 비전 시스템의 핵심이 될 수 있다. 최문기 연구실은 유연·신축 광전자기술을 시각 시스템으로 확장함으로써, 차세대 인간 친화형 광학전자 플랫폼을 구축하는 방향으로 연구를 심화하고 있다.