장문규 연구실은 반도체 물리, 나노소재, 바이오센서, 뉴로모픽 소자 등 첨단 융합기술을 기반으로 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 연구실의 핵심 역량은 반도체 공정 및 나노소재 기술을 바탕으로 차세대 인공지능 하드웨어, 바이오센서, 에너지 변환 소자 등 미래 산업을 선도할 혁신적 소자와 시스템을 개발하는 데 있습니다. 첫째, 연구실은 플래시 메모리, 양자점, 금 나노입자, 백금 플로팅 게이트 등 다양한 소재와 구조를 활용한 뉴로모픽 소자 및 어레이 개발에 집중하고 있습니다. 인간 뇌의 시냅스 신호처리 방식을 모방한 뉴로모픽 소자는 인공지능 칩, 엣지 컴퓨팅, 차세대 메모리 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 연구실은 시냅스 가중치의 다단계 조절, 반복성, 내구성 등 핵심 특성의 실험적 검증과 최적화에 앞장서고 있습니다. 둘째, 반도체 및 MEMS 공정을 기반으로 한 임피던스 및 정전용량 바이오센서 개발과 바이오 응용 연구도 활발히 진행 중입니다. NIH/3T3 세포, HeLa 암세포 등 다양한 세포를 대상으로 한 실험을 통해, 센서의 패턴 크기, 전극 간격, 주파수 대역에 따른 정전용량 및 임피던스 변화 특성을 체계적으로 분석하고, 다중 웰 어레이, 3차원 세포 배양 바이오센서 등 첨단 바이오센서의 실용화에 기여하고 있습니다. 셋째, 실리콘, 실리사이드, 금속 산화물 등 다양한 나노소재와 반도체 공정을 활용한 열전소자 및 에너지 변환 소자 개발에도 주력하고 있습니다. 나노구조화 및 이종계면 형성을 통해 열전도도를 효과적으로 저감하고, 전기적 특성은 유지 또는 향상시키는 전략을 적용하여, 고효율·저비용의 열전소자 개발을 목표로 하고 있습니다. 이 외에도, 표면 거칠기와 양자 특성 평가, 바이오센서와 인공지능 기술의 융합, 3D 프린팅 바이오잉크 개발 등 다양한 융합 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 국내외 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트, 국제 학회 발표 등 활발한 연구성과를 내고 있으며, 첨단나노소재 전문인력 양성, 인공지능 칩 적용을 위한 뉴로모픽 소자 개발 등 국가적 연구과제도 수행 중입니다. 장문규 연구실은 앞으로도 반도체 물리와 나노소재, 바이오센서, 뉴로모픽 소자 등 첨단 융합기술을 바탕으로 미래 산업을 선도할 혁신적 연구를 지속할 계획입니다.