연구실은 DRAM 커패시터를 넘어 저항변화 메모리(ReRAM)와 차세대 반도체 소자용 기능성 박막 연구도 수행하고 있다. TiO2 박막 기반 저항변화 특성, Ru 나노닷 삽입을 통한 스위칭 균일성 향상, HfO2 기반 메모리와 다이오드 통합 구조의 전기적 특성 분석 등은 고집적 비휘발성 메모리 구현을 위한 중요한 연구 흐름이다. 이러한 연구는 나노스케일에서의 전류 경로 형성, 계면 전하 주입, 필라멘트 제어 문제를 해결하는 데 목적이 있다. 또한 최근에는 BEOL 적합 p형 반도체, Sn-O-X계 산화물, N-도핑 In2O3, SnO 및 SnS 박막 등 기능성 산화물·칼코게나이드 반도체로 연구가 확장되고 있다. 이는 단순한 메모리 소자 재료를 넘어 모놀리식 3차원 반도체, 상보형 소자, 차세대 로직-메모리 집적 구조에 필요한 핵심 소재를 확보하려는 방향과 맞닿아 있다. 낮은 공정 온도에서 우수한 전하 이동도와 안정성을 동시에 갖는 박막 반도체를 형성하는 것은 후공정 집적 기술에서 매우 중요한 과제이다. 이 분야의 강점은 전자세라믹 기반 유전체 연구 경험과 ALD 기반 박막 제어 기술이 결합된다는 점이다. 즉, 계면과 결함을 정밀하게 다룰 수 있는 재료공학적 기반 위에서 메모리와 트랜지스터의 성능 균일성, 신뢰성, 공정 적합성을 동시에 개선할 수 있다. 향후에는 차세대 비휘발성 메모리, 저전력 산화물 반도체, 3차원 집적 소자 등 다양한 분야에서 파급력이 큰 연구로 이어질 가능성이 높다.

이 연구 주제는 미세화가 계속되는 반도체 메모리 환경에서 충분한 저장 용량과 낮은 누설전류를 동시에 확보할 수 있는 차세대 DRAM 커패시터 재료를 개발하는 데 초점을 둔다. 연구실은 TiO2, Al-도핑 TiO2, SrTiO3, BaTiO3 등 고유전 전자세라믹 박막을 중심으로, 초박막에서도 높은 유전율을 유지하면서도 공정 호환성이 우수한 재료 조합을 탐색한다. 특히 등가산화막두께(EOT)를 극한 수준으로 낮추면서도 신뢰성 있는 전기적 특성을 구현하는 것이 핵심 목표이다. 이를 위해 유전체층뿐 아니라 하부전극과 계면 구조를 함께 설계하는 접근을 수행한다. Ru, RuO2, MoO2, TiN, Mo2N, SrRuO3 등 전극 및 버퍼층 소재를 활용해 결정 성장, 계면 반응, 산화환원 거동, 전하 주입 특성을 정밀하게 제어하며, 유전체 박막의 결정화 온도 저감과 누설전류 억제, 커패시턴스 향상을 동시에 달성하고자 한다. 관련 특허에서 확인되듯이 이중전극, 농도구배 전극, 홀 구조 커패시터, MLCC 응용 구조 등 소자 구조적 혁신도 병행하고 있다. 이 연구는 단순한 박막 합성에 그치지 않고 실제 반도체 소자 적용 가능성을 고려한 공정 통합성까지 포함한다. 차세대 저장 노드, 3차원 구조 메모리, 초고집적 커패시터 구현을 위한 소재-공정-소자 연계 연구가 활발하며, 학술 논문과 특허, 학회 발표를 통해 높은 완성도를 보여주고 있다. 궁극적으로는 DRAM 미세화 한계를 극복하고 산업 현장에서 요구하는 고성능·고신뢰성 메모리 커패시터 플랫폼을 제시하는 데 큰 의의가 있다.

연구실의 또 다른 핵심 축은 원자층증착(ALD) 및 관련 박막 공정을 이용해 반도체와 전자소자에 필요한 기능성 박막을 정밀하게 형성하는 기술이다. ALD는 원자층 단위의 두께 제어와 우수한 균일성, 높은 종횡비 구조에서의 우수한 피복성을 제공하므로, 초미세 반도체 공정에서 필수적인 플랫폼이다. 연구실은 금속, 산화물, 질화물, 복합산화물 등 다양한 기능성 박막의 성장 메커니즘을 규명하고, 이에 적합한 전구체와 반응 조건을 최적화하는 연구를 수행한다. 특히 1 nm 이하 극박막에서 물성이 급격히 변하는 문제를 해결하기 위해 초기 성장 거동, 표면 반응, 전구체 흡착, 플라즈마 보조 반응, 후열처리 효과 등을 체계적으로 분석한다. Ru, Mo, W, Co, Ti, Nb 계열 금속 박막과 확산방지막, 전극층, 기능성 산화물 박막의 저온·저저항 형성 기술이 주요 대상이며, 실제 프로젝트에서도 반도체 배선 공정용 금속박막 전구체 개발, 극박막 특성 유지 기술, 차세대 DRAM 하부전극 형성 연구가 비중 있게 추진되고 있다. 또한 증착 조건에 따른 결정상, 조성, 전기전도도, 열안정성의 상관관계를 파악해 공정 창을 넓히는 데 집중한다. 이 연구는 메모리 소자뿐 아니라 디스플레이, 태양전지, 산화물 반도체, 전자수송층 등으로 응용 범위가 넓다. 실제로 연구실은 OLED 공정, 페로브스카이트 탠덤 태양전지, p형 산화물 반도체, In2O3 기반 박막 등으로 연구 영역을 확장하고 있으며, 이를 통해 ALD를 중심으로 한 차세대 전자재료 제조 기술의 범용성을 입증하고 있다. 따라서 이 주제는 연구실의 재료 설계 역량과 공정 기술 역량을 동시에 보여주는 대표 분야라고 할 수 있다.