본 연구실은 산화물 기반 나노신소재와 전자세라믹스의 합성, 구조 제어 및 응용에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 산화물 나노세라믹 소재는 우수한 내구성과 전기적, 광학적 특성으로 인해 차세대 에너지, 반도체, 환경 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 연구실에서는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD), 펄스 레이저 증착(PLD), 스퍼터링 등 첨단 박막 증착 및 나노구조 제어 기술을 활용하여 산화물 소재의 결정구조, 계면 특성, 전자구조를 정밀하게 조절하고 있습니다. 특히, 난삭재 가공용 고성능 절삭공구를 위한 산화물 하드코팅막 개발, 광촉매용 나노세라믹 분말의 성능 향상, 수소생산용 광/전기화학전지 촉매소재 개발 등 다양한 응용 분야에 맞춘 맞춤형 소재 설계 및 대면적 공정(scale-up) 기술을 확보하고 있습니다. 이를 통해 소재의 내마모성, 기계적 물성, 계면 안정성, 광반응 특성 등을 극대화하여 산업 현장에 즉시 적용 가능한 혁신적인 소재를 개발하고 있습니다. 이와 더불어, 전자세라믹스의 미세구조 제어 및 기능성 향상을 위한 계면공학, 도핑, 후처리 공정 등 다양한 소재공학적 접근을 시도하고 있습니다. 이러한 연구는 반도체, 에너지, 환경, 정밀 측정 등 다양한 첨단 산업 분야에서 요구되는 고성능 소재의 실용화와 차세대 전자소자 개발에 중요한 기여를 하고 있습니다.

연구실은 강유전체 기반 멤리스터, 터널 접합 메모리, 3차원 시냅스 소자 등 차세대 메모리 및 뉴로모픽 소자 개발에 중점을 두고 있습니다. 강유전체의 자발 분극 특성과 계면공학을 활용하여 초저전력, 자가발전, 고집적, 고신뢰성의 신개념 소자를 구현하고 있습니다. 최근에는 광기전력 효과를 접목한 3차원 시냅스 소자, 인공지능 기반 신경모방 칩, 인공 시냅스 및 인공 통각기(nociceptor) 소자 등 미래형 인공지능 하드웨어 구현을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 특히, 하프늄-지르코늄 산화물(HfO2-ZrO2) 기반 초박막 강유전체의 계면 제어를 통한 산소공공 분포 조절, 비선형성 및 자가정류 특성을 갖는 터널 접합 메모리 소자, 바이오 소재 기반 친환경 멤리스터 등 다양한 소재와 구조를 융합한 혁신적인 소자 설계 및 특성 평가를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 고속·저전력 신경망 연산, 대규모 데이터 저장, 인공지능 하드웨어의 실현 등 미래 정보기술의 핵심 기반을 마련하고 있습니다. 또한, 실제 소자 제작 및 물성 평가뿐만 아니라, 계면공학, 결함 제어, 도메인 엔지니어링 등 미시적 구조와 전기적 특성의 상관관계 규명에도 집중하고 있습니다. 이를 통해 소자의 신뢰성, 내구성, 에너지 효율을 극대화하고, 차세대 반도체 및 인공지능 시스템에 적용 가능한 원천기술을 확보하고 있습니다.

본 연구실은 태양광을 이용한 수소 생산, 광촉매, 광전기화학전지 등 차세대 에너지 변환 및 저장 기술을 위한 소재와 소자 개발에 주력하고 있습니다. 산화물 반도체, 그래핀, 이종접합 구조 등 다양한 소재를 활용하여 광반응 효율, 전하 분리, 내구성, 안정성 등을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 광전기화학 물분해 소자, 해수 배터리, 고효율 광촉매 전극 등 실용적 에너지 변환 시스템 구현을 목표로 하고 있습니다. 연구실에서는 밴드갭 엔지니어링, 계면 제어, 나노구조 설계, 도핑 및 표면 개질 등 다양한 소재공학적 전략을 적용하여, 태양광-수소 변환 효율 향상, 광부식 저감, 전극의 광반응 특성 개선 등 실질적인 성능 향상을 달성하고 있습니다. 또한, 그래핀/WO3, BiFeO3/TiO2 등 이종접합 구조를 통한 전하 분리 및 광전류 증대, 나노셀룰로오스 기반 복합체의 에너지 소재 응용 등 혁신적인 접근을 시도하고 있습니다. 이러한 연구는 친환경 에너지 생산, 탄소중립 실현, 미래 에너지 인프라 구축에 기여할 뿐만 아니라, 차세대 에너지 소재 및 소자 분야에서 세계적 경쟁력을 확보하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.