권지석 연구실

정보통신전자공학부 권지석

권지석 연구실은 정보통신전자공학부 소속으로, 2차원 나노소재를 기반으로 한 차세대 반도체 소자 및 회로 연구에 집중하고 있습니다. 본 연구실은 바이오 영감 및 뉴로모픽 소자, 저잡음 고성능 트랜지스터, 첨단 집적회로 등 다양한 분야에서 세계적인 연구 성과를 내고 있습니다. 특히, 2차원 전이금속 칼코게나이드(MoS2, MoSe2 등)와 그래핀 등 혁신적 소재를 활용하여, 기존 실리콘 기반 소자의 한계를 극복하고자 합니다. 이러한 소재는 원자 단위의 두께 조절이 가능하며, 뛰어난 전기적·광학적 특성으로 인해 초소형, 저전력, 고성능 소자 구현에 매우 적합합니다. 연구실에서는 소재 합성, 소자 제작, 회로 설계, 시스템 구현까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 연구실의 주요 연구 분야 중 하나는 바이오 영감 및 뉴로모픽 소자 개발입니다. 인간의 신경망 구조와 기능을 모방한 뉴로모픽 소자는 인공지능 하드웨어, 저전력 연산, 멀티센서 통합 등 다양한 응용에 활용될 수 있습니다. 또한, 2D 소재 기반 멤트랜지스터, 인공 시냅스, 신경망 회로 등은 비폰노이만 구조의 차세대 컴퓨팅 시스템 구현에 중요한 역할을 합니다. 또 다른 핵심 연구 분야는 저잡음, 고성능 반도체 소자 및 집적회로 개발입니다. 다양한 금속 접점, 채널 두께, 합성 방법 등을 통해 소자의 이동도, 접촉저항, 잡음 특성 등을 체계적으로 분석하고, 신뢰성 높은 소자 및 회로를 설계합니다. 이러한 연구는 차세대 메모리, 센서, 보안 회로, 방사선 내성 소자 등 다양한 산업 분야에 응용될 수 있습니다. 권지석 연구실은 국내외 유수의 학술지와 특허를 통해 연구 성과를 발표하고 있으며, 미래 정보통신 및 전자공학 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 연구실은 창의적이고 도전적인 연구 환경을 바탕으로, 차세대 반도체 및 나노전자공학 분야에서 세계적 경쟁력을 갖춘 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.

Neuromorphic Computing

2D FETs VLSI

2D FETs for VLSI

대표 연구 분야

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바이오 영감 및 뉴로모픽 소자: 2차원 나노소재 기반 센서, 연산, 저장 및 보안 응용

권지석 연구실은 생체에서 영감을 받은 바이오 영감 소자와 뉴로모픽 소자 개발에 중점을 두고 있습니다. 이 연구는 인간의 신경망과 유사한 정보 처리 방식을 모방하여, 기존의 반도체 소자 한계를 극복하고자 합니다. 특히, 2차원(2D) 나노소재를 활용하여 센서, 연산, 저장, 보안 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 차세대 소자를 설계하고 있습니다. 2D 소재는 원자 두께의 얇은 층 구조를 가지며, 전기적·광학적 특성이 우수하여 기존 실리콘 기반 소자보다 뛰어난 성능을 보입니다. 연구실에서는 이러한 소재를 이용해 뉴로모픽 소자, 즉 인공 시냅스 및 뉴런을 구현하고, 이를 기반으로 저전력·고효율 연산 및 저장 시스템을 개발하고 있습니다. 또한, 바이오 영감 소자를 통해 다양한 환경 및 생체 신호 감지, 멀티센서 통합 등 새로운 센서 플랫폼을 제안합니다. 이러한 연구는 인공지능 하드웨어, 차세대 컴퓨팅, 보안 응용 등 다양한 분야로 확장될 수 있습니다. 예를 들어, 2D 소재 기반의 멤트랜지스터(memtransistor)는 비폰노이만(Non-Von Neumann) 구조의 신경망 하드웨어 구현에 적합하며, 물리적으로 복제 불가능한 보안 소자(PUF)로도 활용될 수 있습니다. 권지석 연구실은 이러한 혁신적 소자 개발을 통해 미래 정보통신 및 전자공학의 패러다임 전환을 선도하고 있습니다.

2차원 소재 기반 반도체 소자 및 회로: 저잡음, 고성능 트랜지스터와 집적회로

본 연구실은 2차원 전이금속 칼코게나이드(MoS2, MoSe2, WS2, WSe2 등)와 그래핀 등 다양한 2D 소재를 활용한 반도체 소자 및 집적회로 개발에 주력하고 있습니다. 2D 소재는 기존 실리콘 기반 소자와 달리 원자 단위의 두께 조절이 가능하며, 뛰어난 전기적 특성으로 인해 초소형, 저전력, 고성능 소자 구현에 적합합니다. 특히, 연구실은 저잡음(low-noise) 특성을 갖는 고성능 필드 효과 트랜지스터(FET) 개발에 많은 성과를 내고 있습니다. 다양한 금속 접점과 채널 두께 조절을 통해 소자의 이동도, 접촉저항, 잡음 특성 등을 체계적으로 분석하고, 이를 바탕으로 신뢰성 높은 소자 및 회로를 설계합니다. 또한, ECRAM(전자화학적 램) 기반 아날로그 뉴로모픽 시스템, 모놀리식 포토트랜지스터 어레이, 적층형 집적회로 등 첨단 집적회로 기술도 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 메모리, 센서, 인공지능 하드웨어, 보안 회로 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 예를 들어, 2D 소재 기반 트랜지스터는 방사선 내성, 고온 환경 등 극한 조건에서도 안정적으로 동작할 수 있어 우주, 군사, 원자력 등 특수 응용에도 적합합니다. 권지석 연구실은 소재 합성부터 소자 제작, 회로 설계, 시스템 구현까지 전주기적 연구를 수행하며, 미래 반도체 산업의 혁신을 이끌고 있습니다.

주요 논문

발행물 전체보기

Step engineering for nucleation and domain orientation control in WSe2 epitaxy on c-plane sapphire.

Zhu, H., Nayir, N., Choudhury, T., Bansal, A., Huet, B., Zhang, K., Puretzky, A., Bachu, S., York, K., Mc Knight, T., Trainor, N., Oberoi, A., Wang, K., Das, S., Makin, R., Durbin, S., Huang, S., Alem, N., Crespi, V., Van Duin, A.

Nature Nanotechnology, 2023

Ultra-scaled phototransistors based on monolayer MoS2.

Schranghamer, T. F., Stepanoff, Trainor, N., Redwing, J. M., Wolfe, D. F., Das, S

Device, 2023

Two-Dimensional Memtransistors for Non-Von Neumann Computing: Progress and Challenges.

Wali, A., Das, S

Advanced Functional Materials, 2023