이 연구실은 박막트랜지스터(TFT)를 중심으로 한 차세대 반도체 소자 연구를 핵심 축으로 삼고 있다. 특히 IGZO, ITGZO와 같은 산화물 반도체, 유기 반도체, 그래핀, WS2, MoS2 등 2차원 소재를 활용하여 고이동도, 저전압 구동, 고신뢰성 특성을 동시에 만족하는 소자 구조를 개발하는 데 집중한다. 디스플레이 백플레인, 유연 전자소자, 저전력 로직회로까지 확장 가능한 플랫폼 기술을 구축하는 것이 중요한 목표이다. 연구 방법론 측면에서는 저온 용액 공정, 졸-겔 공정, 원자층증착법(ALD), 표면 개질 및 패터닝, 고유전율 절연막 설계, 금속 이온 도핑, 이중 게이트 구조 설계 등 공정·재료·소자 구조를 통합적으로 최적화한다. 실제로 용액 공정 기반 고품질 절연막, 산화물 TFT의 전기적 특성 향상, 저전압 동작 소자, 서브스레시홀드 영역에서 고이득을 구현하는 로직 소자 연구가 다수 수행되고 있다. 이는 단순한 소자 제작을 넘어 전하 수송, 계면 트랩, 산소 결함, 누설 전류, 안정성 문제를 정밀하게 분석하는 디바이스 물리 연구와 긴밀하게 연결된다. 이러한 연구는 차세대 디스플레이, 초저전력 집적회로, 인쇄전자, 대면적 전자소자 제조 분야에서 높은 활용 가능성을 가진다. 특히 대면적 공정 적합성과 저온 공정 가능성은 플렉서블 기판 및 웨어러블 시스템으로의 확장을 가능하게 하며, 궁극적으로는 고성능이면서도 제조 비용을 낮춘 반도체 플랫폼으로 이어질 수 있다. 연구실의 프로젝트와 특허, 학회 발표 전반에서 확인되듯이 이 분야는 연구실 정체성을 가장 직접적으로 보여주는 대표 연구영역이다.

이 연구실은 피부 부착형, 의복 부착형, 초박형 형태로 구현 가능한 유연·웨어러블 센서와 바이오전자 소자를 활발히 연구하고 있다. 압력, 터치, 변형, 습도, 온도, 자외선, 가스, 생체신호를 감지하는 센서를 저온 공정과 용액 공정으로 구현하여 사람과 기계가 상호작용하는 차세대 인터페이스를 만드는 것이 주요 목표이다. 이러한 방향성은 단순한 센서 개발을 넘어 헬스케어 모니터링, 호흡 분석, 인간-기계 인터페이스, 실시간 생체신호 계측까지 포함하는 응용 중심 연구로 확장된다. 연구실은 고분자 복합재료, 금속 나노와이어, 탄소나노튜브, 금속 산화물, 이온성 재료, 단백질·젤라틴 기반 복합체 등 다양한 기능성 소재를 조합하여 유연성과 전기적 성능을 동시에 확보한다. 등록 특허에서도 고감도 압력 및 터치 센서, 당 센서, 생체신호 측정 전극 등이 확인되며, 실제 학회 발표에서는 호기 가스 센서, 비효소 전기화학 바이오센서, 습도 센서, 스트레인/압력 센서, 바이오전자용 투명 히터 등 응용 범위가 매우 넓다. 이처럼 소자 설계, 표면 기능화, 생체친화성, 신호 안정성, 착용감까지 함께 고려하는 융합 접근이 특징이다. 이 연구는 디지털 헬스케어와 개인 맞춤형 진단 기술의 발전과 직접 연결된다. 상온 구동, 저전력, 실시간 측정, 유연 기판 적합성 등의 장점은 일상생활에서 지속적으로 사용할 수 있는 센서 시스템 구현에 유리하다. 향후에는 반도체 소자 기술과 바이오센서 플랫폼, 무선 통신, 자가전원 기술이 결합되면서 진단과 모니터링이 통합된 웨어러블 바이오전자 시스템으로 발전할 가능성이 크다.

이 연구실은 외부 배터리 의존성을 줄이기 위한 에너지 하베스팅 기술과 자가구동 전자시스템 연구도 중요한 축으로 전개하고 있다. 특히 마찰전기 나노발전기(TENG), 습기발전기, moist-electric generator, hydrovoltaic effect 기반 발전 메커니즘을 활용하여 인체 활동, 공기 중 수분, 표면 전하 차이로부터 전기에너지를 수확하는 기술을 개발한다. 이는 웨어러블 전자기기와 센서 시스템의 지속 가능성을 높이는 데 핵심적인 접근이다. 구체적으로는 MoS2가 포함된 PVDF 하이브리드 나노복합막, 탄소나노튜브-젤라틴 기반 복합재, PEDOT:PSS 차단층, 기능성 고분자 복합체 등 재료 설계를 통해 출력 전압과 전류를 향상시키고 장기 안정성을 확보하는 연구가 수행되고 있다. 연구의 초점은 단순히 발전량을 높이는 데만 있지 않고, 표면 전하 포획, 트랩 상태 형성, 결정상 제어, 후열처리 조건 최적화, 프로톤 확산 및 수분 구배 활용 등 발전 성능을 좌우하는 물리·화학적 메커니즘을 정교하게 제어하는 데 있다. 이를 통해 실제 모바일 기기나 저전력 전자소자 구동이 가능한 수준의 응용성을 확보하고 있다. 이 분야는 향후 센서와 전원부가 통합된 완전 자가구동형 전자시스템 구현으로 이어질 수 있다는 점에서 전략적 가치가 높다. 특히 호흡 모니터링, 생체진단, 웨어러블 헬스케어, 스마트 패치, 분산형 IoT 센서 등 유지보수가 어려운 환경에서 매우 유용하다. 연구실의 발표와 논문, 수상 실적을 보면 에너지 소재와 센서 소자를 결합한 융합 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이는 반도체 기반 웨어러블 플랫폼을 더욱 실용적으로 만드는 중요한 기반 기술로 볼 수 있다.