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Chungbuk National University

충북대학교 신소재공학과

조병진 교수

2D Field Effect Transistors

2D Layered Materials Synthesis

Brain-inspired Neuromorphic Synapse Devices

Chungbuk National University

신소재공학과 조병진

충북대학교 신소재공학과 조병진 교수 연구실은 다차원 전자 소재 및 차세대 전자소자 개발에 특화된 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 0차원, 1차원, 2차원, 3차원 등 다양한 형태의 전자 소재를 합성하고, 이를 트랜지스터, 센서, 시냅스 소자 등 첨단 전자기기에 적용하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 탄소 기반 저차원 소재(PCBM, CNT, 그래핀), 전이금속 칼코게나이드(MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, NbS2, NbSe2), 산화물(In2O3, IGZO, Al2O3, ZrO2) 등 다양한 신소재의 합성 및 응용 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. 연구실은 소재의 합성부터 소자 제작, 특성 평가, 실제 응용까지 전 주기를 아우르는 다학제적 연구를 지향합니다. 원자층 수준의 두께 제어, 계면 공학, 대면적 공정 기술 등을 통해 소자의 성능과 신뢰성을 극대화하고, 플렉서블 및 웨어러블 전자기기 등 미래형 전자소자 개발에 기여하고 있습니다. 또한, 환경 유해가스 검출, 빛 감지, 생체 신호 측정 등 다양한 응용 분야에 적합한 고감도 센서 및 포토디바이스를 개발하여, 차세대 환경 모니터링, 헬스케어, IoT 산업 발전에 이바지하고 있습니다. 특히, 뇌를 모방한 뉴로모픽 시냅스 소자 및 인공 신경망 구현을 위한 연구도 활발히 진행 중입니다. CNT 기반 시냅스 트랜지스터, 2차원 헤테로구조 시냅스 소자, 산화물 기반 멤트랜지스터 등 다양한 소재와 구조를 활용하여 인공 시냅스의 신뢰성, 선형성, 저전력 특성 등을 극대화하고 있습니다. 이러한 소자는 차세대 인공지능 하드웨어, 자율주행, 로봇, 스마트 센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 혁신적 플랫폼을 제공합니다. 연구실은 국내외 다양한 산학연 협력과 정부 및 산업체 연구과제를 수행하며, 실제 산업화 및 상용화 가능성까지 고려한 실용적 연구를 지향합니다. 다수의 특허, 논문, 국제학술대회 발표, 수상 경력을 바탕으로, 신소재 및 전자소자 분야에서 국내외적으로 인정받는 연구실로 성장하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 다차원 전자 소재의 혁신적인 합성 및 응용 기술, 뉴로모픽 소자, 고성능 센서 및 포토디바이스 등 다양한 연구를 통해 차세대 정보통신, 인공지능, 환경, 헬스케어 산업의 발전에 핵심적인 역할을 할 것입니다.

2D Field Effect Transistors
2D Layered Materials Synthesis
Brain-inspired Neuromorphic Synapse Devices
다차원 전자 소재 및 소자 개발
본 연구실은 0차원, 1차원, 2차원, 3차원 등 다양한 형태의 다차원 전자 소재의 합성 및 응용에 중점을 두고 있습니다. 특히, 탄소 기반 저차원 소재(PCBM, CNT, 그래핀)와 전이금속 칼코게나이드(MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, NbS2, NbSe2), 그리고 산화물(In2O3, IGZO, Al2O3, ZrO2) 등 다양한 신소재의 합성 방법을 개발하고 있습니다. 이러한 소재들은 기존의 실리콘 기반 전자소자와 차별화된 전기적, 광학적 특성을 지니고 있어 차세대 전자기기의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 연구실에서는 합성된 다차원 소재를 기반으로 트랜지스터, 센서, 시냅스 소자 등 다양한 전자 소자에 적용하고 있습니다. 특히, 원자층 수준의 두께 제어와 계면 공학을 통해 소자의 성능을 극대화하고, 신뢰성 및 대면적 공정 가능성까지 고려한 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해 웨어러블, 플렉서블, 투명 전자기기 등 미래형 전자소자 개발에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 소재의 합성부터 소자 제작, 특성 평가, 그리고 실제 응용까지 전 주기를 아우르며, 다학제적 접근을 통해 새로운 전자 소재 및 소자 기술의 패러다임을 제시하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 다차원 전자 소재의 혁신적인 합성 및 응용 기술을 지속적으로 개발하여, 차세대 정보통신 및 센서 산업의 발전에 이바지할 것입니다.
뉴로모픽 시냅스 및 인공 신경 소자
본 연구실은 뇌를 모방한 뉴로모픽 시냅스 소자 및 인공 신경망 구현을 위한 차세대 전자소자 연구에 집중하고 있습니다. 특히, CNT(탄소나노튜브) 기반 시냅스 트랜지스터, 2차원 헤테로구조 시냅스 소자, 산화물 기반 멤트랜지스터 등 다양한 소재와 구조를 활용하여 인공 시냅스의 신뢰성, 선형성, 대역폭, 저전력 특성 등을 극대화하는 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 뉴로모픽 소자는 기존의 폰 노이만 구조를 뛰어넘는 병렬 연산 및 학습 기능을 구현할 수 있어, 차세대 인공지능 하드웨어의 핵심 기술로 각광받고 있습니다. 연구실에서는 실제 손글씨 인식(MNIST) 등 패턴 인식 정확도 평가, 장기 및 단기 기억 구현, 시냅스 가중치의 정밀 제어 등 다양한 기능성 평가를 통해 소자의 실용성을 검증하고 있습니다. 또한, 광 시냅스, 이종접합 기반 멤트랜지스터, 다중 단자 자극에 의한 이종 시냅스 가소성 등 새로운 개념의 뉴로모픽 소자 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 미래 인공지능, 자율주행, 로봇, 스마트 센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 혁신적 하드웨어 플랫폼을 제공할 것으로 기대됩니다.
2차원 나노소재 기반 고성능 센서 및 포토디바이스
연구실은 2차원 나노소재를 활용한 고감도 화학/광 센서 및 포토디바이스 개발에 주력하고 있습니다. MoS2, WSe2, NbSe2, WxNb1-xSe2 등 다양한 2차원 전이금속 칼코게나이드 소재를 직접 합성하고, 이를 기반으로 한 이종접합 구조, 금속 나노입자 데코레이션, 계면 공학 등을 통해 센서의 감도와 선택성을 극대화하고 있습니다. 특히, 환경 유해가스 검출, 빛 감지, 생체 신호 측정 등 다양한 응용 분야에 적합한 센서 소자를 개발하고 있으며, 플렉서블 및 웨어러블 전자기기와의 융합도 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 2차원 소재의 뛰어난 표면-부피비와 전기적 특성을 활용하여, 기존 소재로는 구현이 어려웠던 초고감도, 초고속, 저전력 센서 및 포토디바이스를 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 환경 모니터링, 헬스케어, 스마트 시티, IoT 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 고성능 센서 기술의 핵심 기반을 제공하며, 실제 산업화 및 상용화 가능성까지 고려한 실용적 연구가 진행되고 있습니다.
1
Fabrication of Au-decorated 3D ZnO Nanostructures as Recyclable SERS Substrates
Sung-Gyu Park, Tae Yoon Jeon, Jung-Dae Kwon, Chae-Won Mun, Minkyong Lee, Byungjin Cho, Chang Su Kim, Myungkwan Song, Dong-Ho Kim
IEEE Sensors Journal, 2015.04
2
Charge-transfer-based Gas Sensing Using Atomic-layer MoS2
Byungjin Cho†, Myung Gwan Hahm†, Minseok Choi, Jongwon Yoon, Ah Ra Kim, Young-Joo Lee, Sung-Gyu Park, Jung-Dae Kwon, Chang Su Kim, Myungkwan Song, Yongsoo Jeong, Kee-Seok Nam, Sangchul Lee, Tae Jin Yoo, Chang Goo Kang, Byoung Hun Lee, Heung Cho Ko, Pulickel M. Ajayan, Dong-Ho Kim
Scientific Reports, 2015.01
3
Bifuntional Sensing Characteristics of Chemical Vapor Deposition Synthesized Atomic-Layered MoS2
Byungjin Cho, Ah Ra Kim, Youngjin Park, Jongwon Yoon, Young-Joo Lee, Sangchul Lee, Tae Jin Yoo, Chang Goo Kang, Byoung Hun Lee, Heung Cho Ko, Dong-Ho Kim, Myung Gwan Hahm
ACS Applied Materials & Interfaces, 2015.01
1
[3차년도]반도체 공정용 스크린 프린팅 발열체 기반의 AIN 세라믹 히터 개발
중소벤처기업부
2025년 ~ 2025년 08월
2
[1-2]금속 수소화물-원자층 반도체 이종 접합을 이용한 쇼트키 장벽 가변형 저전력, 초고속 멤트랜지스터 소자 개발
한국연구재단(교육부)
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
(2차년도)디스플레이 TFT 보호막 성막을 위한 기상증착공정용 GWP 150 이하의 대체가스 및 공정 기술 발
한국산업기술기획평가원
2024년 ~ 2024년 12월