실리콘 기반 바이오센서는 나노 소자 및 공정 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나로, 실리콘 나노와이어, 나노네트워크, 전해질-게이트 FET 등 다양한 구조를 활용하여 고감도, 고특이성의 바이오센서를 개발하고 있습니다. 이러한 센서는 단백질, 바이러스, 박테리아, 대사물질 등 다양한 바이오마커를 신속하고 정확하게 검출할 수 있어, 질병 진단, 환경 모니터링, 식품 안전 등 다양한 분야에 응용되고 있습니다. 연구실에서는 바이오센서의 감도와 선택성을 극대화하기 위해 표면 기능화, 미세유체 채널 통합, 3차원 적층 구조 등 첨단 소자 설계 및 공정 기술을 도입하고 있습니다. 최근에는 COVID-19, 인플루엔자, 식중독균, 알레르기 유발물질 등 다양한 표적물질을 검출할 수 있는 실리콘 기반 바이오센서 플랫폼을 개발하였으며, aptamer, sybody 등 다양한 생체인식소자를 활용한 고성능 센서의 상용화 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 다수의 특허 출원 및 등록, 국내외 학술지 논문 발표, 산학협력 프로젝트로 이어지고 있으며, 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성, 대량생산성, 저비용화 등 실용적 측면까지 고려한 연구가 이루어지고 있습니다. 앞으로도 실리콘 기반 바이오센서 기술은 정밀의료, 현장진단(POCT), 스마트 헬스케어 등 미래 융합산업의 핵심 기반 기술로서 지속적으로 발전할 전망입니다.

나노 소자 및 공정 연구실은 차세대 반도체 소자, 특히 3D NAND 플래시 메모리와 나노와이어 기반 트랜지스터 등 첨단 나노 디바이스의 설계, 제작, 특성 분석에 중점을 두고 있습니다. 연구실은 실리콘, SiC, Ge 등 다양한 소재를 활용한 나노 구조 소자의 전기적 특성, 신뢰성, 소자 내 트랩 및 결함 분석, 소자 내 임계전압 변동성, 소스/드레인 접촉 저항, 열적 안정성 등 반도체 소자의 근본적인 한계와 문제점 해결에 집중하고 있습니다. 특히 3D NAND 플래시 메모리 분야에서는 셀 구조의 최적화, 트랩 프로파일 분석, retention 특성 개선, 고온 장기 신뢰성, 프로그램/지우기 스트레스에 따른 소자 열화 메커니즘 규명 등 실질적인 메모리 소자 성능 향상을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, TCAD 시뮬레이션, 머신러닝 기반 데이터 분석 등 최신 이론 및 실험기법을 접목하여 소자 동작의 물리적 원리와 한계를 정밀하게 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 삼성전자, SK하이닉스 등 국내외 반도체 산업체와의 산학협력, 정부 및 민간 대형 프로젝트 수행, 다수의 SCI급 논문 및 특허 출원으로 이어지고 있습니다. 연구실의 나노 디바이스 연구는 차세대 메모리, 로직 소자, 센서 등 다양한 반도체 응용 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌고 있습니다.