나노급으로 초미세화된 상황에서도 전류흐름에 대한 적정 수준의 제어력 확보가 가능한 vdW 소재 기반의 적층형 논리 소자 구조 및 공정 기술을 개발하고, 이를 기초로 Inverter 및 Sense Amplifier 회로 제작·특성 평가하여 소자 실증을 목표로 함.

사회가 고령화되며 파킨슨병의 조기진단과 재활치료에 대한 의학적, 공학적 가치는 지속적으로 상승하고 있다. 특히, 파킨슨병으로 인한 운동계 및 보행장애는 환자의 삶의 질을 크게 저해하는데, 신속한 조기진단과 재활치료를 통해 질병의 영향을 최소화하는 것이 관건이다. 이에, 본 연구에서는 파킨슨병 환자들의 보행/수면호흡 생체신호 데이터를 모니터링할 수 있는 고유...

[2차년도 개발 내용] 그래핀 전극 장기, 생화학적 안정성을 위한 고해상도 전기 신호 획득을 위한 뇌 신경 신호 측정용 전극을 평가하고 개선 소자 구조와 공정 최적화를 통해 다채널/다면적의 전극 어레이 개발 인체통신 기반 무선 칩 다채널 측정 성능을 검증하여 넓은 면적의 다채널 매핑을 목표하고 디코딩 구조를 개발하여 채널 분석 전기자극 기능을 무선 칩에 통합하고 전기자극하는 도중에도 인체통신과 측정 작동이 가능한 신뢰성 높은 회로 구조 개발 그래핀 전극 ? 칩의 통합 공정 개발 배터리와 칩의 봉지용 패키징 공정의 초소형화를 위한 공정 개발 4. 블루투스 외부 부착형 패치 개발 인체통신 기반 무선 칩에서 송출한 데이터를 받아 신호를 처리하고 블루투스를 통해 외부 기기로 송출

실리콘 소자 스케일링 한계 극복을 위한 기존 변형 제어 공학 기술인 에피층 형성법의 한계점을 극복할 수 있는 전사기술 기반 변형 제어 공학 기술을 연구함. 이를 바탕으로 실리콘 및 2차원 소재에 변형을 인가함으로써 전자 밴드 구조를 제어하고 기존 재료의 한계점을 극복하여 전기적, 광학적 특성을 극대화할 수 있는 기술을 개발함. 추가로 전자소자의 기계적 분석과 구조적 최적화를 도입하여 높은 기계적 변형 하에서도 뛰어난 전기적, 광학적 특성을 유지하는 연구를 수행하였으며, 유연하고 신축성이 우수한 유연전자소자의 기반 기술을 확보함. 본 연구단은 확보한 기술을 바탕으로 저차원 소재의 물성 제어와 고품질 제조법을 도입하여 기존 실리콘 제조 기술에서 구현하기 어려운 기능들을 소자 내에서 구현한 응용 소자 연구를 수행하여 독특한 기능을 가지는 새로운 개념의 전자 소자를 구현하고 변형 제어공학 기반 기술을 확보함. 1. 변형제어를 통한 초박막, 저차원 소재의 한계 물성 극복 - 우수한 기계적 유연성을 가지는 그래핀 소재의 전자 소자 제조 과정에서 발생하는 잔류물로부터 자유로운 공정 기법을 개발하고, 기존 공정에 비해 더 높은 전하 이동도를 갖는 것을 증명. - 구리 나노와이어(CuNW)와 은 나노 입자(Ag NF) 클러스터 구조로 변형률 감지 모션 센서를 구현하고 기존 센서보다 우수한 민감도, 신축성, 탐지 범위를 달성. - 저차원 소재 기반 광센서에 이축 방향 인장 변형을 인가하여 재료적 한계로 여겨지던 근적외선 탐지에 성공하고, 기존 광센서에 비해 최대 11배 향상된 광반응성을 확보. 2. 변형률 제어를 통한 한계 물성 극복 소자 개발 - 온도 패치와 체온 감지 기능을 동시에 구현한 웨어러블 센서를 개발하여 상처 치료 효과와 국소 부위 온도 분포 감지가 가능함을 증명. - 2차원 소재 대면적 박막 트렌지스터 어레이로 물리적 복제 방지 기능을 가지는 새로운 개념의 응용 전자 소자를 구현하고 보안 분야에 적용 가능함을 확인. - 변형률 제어를 통해 대면적 고해상도 초박막 소자의 기계적 특성 향상과 이를 바 탕으로 뇌의 기능적 영역 매핑 및 뇌질환 치료가 동시에 가능한 전자 소자 개발. - 3차원 구조적 변형 기술을 적용하여 단위 면적당 해상도가 유지 가능한 신축성 디스플레이 기술 확보. - 저차원 소재의 물성 제어를 바탕으로 광적응성 신경망 기술을 센서 내 구현한 뉴로모픽 전자 소자 개발하여 우수한 동적 범위를 확인. 본 연구단은 초박막 실리콘과 2차원 소재의 변형률 제어를 바탕으로 재료 물성 한계를 극복하여 전자소자의 특성 극대화가 가능한 원천 기술을 확보하였음. 연구 결과는 연구의 가치와 우수성을 인정받아 총 11편의 SCI 논문을 발표하였음. JCR 상위 10%에 해당하는 국제 저널에 7편 실적을 달성함. 상위 1%의 저명한 Nature Electronics 국제 저널에 승인되어 게제 예정으로 매우 높은 수준의 연구 결과를 달성함. 또한, 본 연구단의 연구는 산업에서 활용의 가치를 인정 받아 기술 이전 1건, 국내·외 특허를 출원(3건)과 등록 (2건)의 성과를 달성함.