나노입자공학연구실은 반도체 제조 공정에서 발생하는 유체 내 입자 거동을 정밀하게 분석하고 제어하는 기술을 연구합니다. 유체역학, 입자기술, 열 및 질량전달 등 기계공학의 핵심 원리를 바탕으로, 반도체 공정 중 발생하는 오염입자, 슬러리 내 연마입자, 그리고 세정 공정에서의 입자 제거 메커니즘을 심도 있게 규명하고 있습니다. 이를 위해 실험적 접근과 수치해석, 시뮬레이션 기법을 병행하여, 실제 산업 현장에서 발생하는 다양한 문제를 해결하고자 노력하고 있습니다. 특히 CMP(화학적 기계적 평탄화) 공정에서의 슬러리 내 입자 분포, 패드와 디스크의 마모 및 거동, 세정 공정 중 입자 재오염 방지 등 반도체 제조의 핵심 이슈를 다루고 있습니다. 연구실은 다양한 입자 측정 장비와 실시간 모니터링 시스템을 개발하여, 공정 중 입자의 크기, 농도, 분포 특성을 정밀하게 진단할 수 있는 기술력을 보유하고 있습니다. 또한, 공정 최적화를 위한 필터, 세정액, 연마제 등 소재 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 이러한 연구는 반도체 제조의 수율 향상과 불량률 저감, 나아가 차세대 반도체 공정의 신뢰성 확보에 크게 기여하고 있습니다. 나노입자공학연구실의 연구 성과는 국내외 반도체 산업계와의 산학협력, 특허 및 기술이전, 그리고 다양한 정부 및 기업 과제 수행을 통해 실제 산업 현장에 적용되고 있습니다.

본 연구실은 저온 플라즈마 기반의 합성 및 식각 공정 기술을 활용하여 차세대 2차원(2D) 신소재의 형상 제어와 원자층 수 조절, 나노결정성/패터닝 등 다양한 전기적 특성 연구를 선도하고 있습니다. 플라즈마 화학기상증착(PECVD), 플라즈마 식각, 원자층 증착(ALD) 등 첨단 공정기술을 바탕으로, MoS2, WS2, 그래핀 등 2차원 전이금속 칼코게나이드(TMD) 및 이종접합 구조체를 대면적, 저온 조건에서 합성하는 데 성공하였습니다. 이러한 신소재는 반도체 소자, 센서, 에너지 소자, 바이오센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 연구실은 소재의 합성뿐만 아니라 실제 소자 제작 및 성능 평가까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 최근에는 플라즈마를 이용한 이종접합 구조의 정밀 제어, 원자층 두께 조절, 결함 분석 및 제어, 그리고 신소재 기반의 뉴로모픽 소자, 메모리, 촉매 등 응용 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 반도체 소자의 고성능화, 에너지 효율 향상, 신뢰성 증대에 필수적인 기반 기술로 평가받고 있습니다. 연구실은 국내외 유수의 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 2D 신소재의 상용화 및 산업적 파급효과를 극대화하고 있습니다.

나노입자공학연구실은 반도체, 바이오, 환경 등 다양한 분야에서 활용 가능한 첨단 센서 및 계측기기 개발에도 주력하고 있습니다. 광섬유 기반 힘센서, 바이오에어로졸 포집 및 실시간 모니터링 시스템, 입자 측정 장치, 광학 센서 등 다양한 계측기기를 자체적으로 설계·제작하여, 실제 산업 및 연구 현장에 적용하고 있습니다. 특히, 광섬유 및 나노소재를 융합한 센서 플랫폼은 높은 감도와 신뢰성을 바탕으로, 의료기기, 환경 모니터링, 반도체 공정 모니터링 등 다양한 응용 분야에서 우수한 성능을 입증하고 있습니다. 또한, 실시간 데이터 수집 및 분석, IoT 기반의 원격 모니터링 시스템 등 4차 산업혁명 시대에 부합하는 스마트 계측기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 이러한 센서 및 계측기기 연구는 다수의 특허 등록 및 기술이전, 산학협력 프로젝트로 이어지고 있으며, 국내외 학회 및 산업계에서 높은 평가를 받고 있습니다. 연구실은 앞으로도 첨단 계측기술의 혁신을 통해 다양한 산업 분야의 문제 해결에 기여할 계획입니다.