우리 연구실은 2차원 반데르발스(2D van der Waals) 다층 소재에서의 전하 수송 메커니즘과 접촉 저항의 영향을 심도 있게 연구하고 있습니다. 특히 WSe2, ReS2, MoS2, BP(흑린) 등 다양한 2차원 소재를 활용하여, 층간 저항, 채널 마이그레이션, 접촉 구조(탑/바텀/더블사이드) 변화에 따른 전하 분포 및 이동 특성을 실험적·이론적으로 규명합니다. 이러한 연구는 전자 소자에서의 성능 저하 원인 중 하나인 접촉 저항의 근본적 이해와 최적화에 초점을 맞추고 있습니다. 최근에는 수직 더블사이드 접촉 구조를 도입하여, 기존의 탑/바텀 접촉 대비 현저히 향상된 전하 주입 효율과 낮은 접촉 저항을 달성하였으며, 이를 통해 2차원 다층 소재 기반 트랜지스터의 전류 밀도 및 이동도 향상, 그리고 전자 소자의 신뢰성 증진에 기여하고 있습니다. 또한, 접촉 저항이 채널 두께 및 전기적 바이어스 조건에 따라 어떻게 변하는지, 그리고 이로 인해 전하 운반 경로가 어떻게 재배치되는지에 대한 정밀 분석을 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 저전력·고성능 반도체 소자, 신경모사 소자, 멀티밸류 로직 소자 등 다양한 응용 분야에 필수적인 기반 기술을 제공합니다. 더불어, 접촉 저항과 표면 트랩 밀도, 저주파 잡음 특성 등 소자 신뢰성에 영향을 미치는 요소들을 체계적으로 해석함으로써, 미래 전자소자의 설계 및 제조 공정 최적화에 중요한 인사이트를 제시하고 있습니다.

본 연구실은 2차원 소재를 활용한 이종접합 구조 및 신경모사, 양자 소자 응용 연구에 집중하고 있습니다. 그래핀, MoS2, WSe2, BP, ReS2 등 다양한 2차원 소재를 조합하여, 쿨롱 드래그 트랜지스터, 양자 터널링 소자, 멀티밸류 로직 트랜지스터, 신경모사 소자 등 혁신적 소자 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 그래핀/MoS2 이종접합을 통한 쿨롱 드래그 현상, BP/ReS2 이종접합에서의 랜덤 텔레그래프 노이즈 및 터널링 특성, 그리고 ambipolar 특성을 활용한 논리 게이트 구현 등 다양한 신개념 소자 동작 원리를 규명하였습니다. 이러한 연구는 전통적인 실리콘 기반 소자에서 구현이 어려운 새로운 전자적 특성(예: 음의 미분 저항, 양자 터널링, 전기적으로 조절 가능한 자기적 플럭추에이션 등)을 실현함으로써, 차세대 인공지능 하드웨어, 신경모사 컴퓨팅, 확률 비트(probability bits) 기반 로직, 고감도 센서 등 첨단 응용 분야로의 확장을 가능하게 합니다. 또한, 전기적 바이어스 및 접촉 구조 변화에 따른 이종접합 계면의 전하 이동 및 잡음 특성 분석을 통해, 소자 신뢰성 및 성능 향상에 기여하고 있습니다. 더불어, 머신러닝 기반 저주파 잡음 데이터 분석, 표면 개질 및 나노입자 도핑을 통한 소재 특성 제어, 고온·저온 환경에서의 전하 산란 메커니즘 규명 등 다양한 융합적 접근을 시도하고 있습니다. 이를 통해 2차원 소재 기반 신개념 소자의 상용화 가능성을 높이고, 미래 정보전자기술의 패러다임 전환을 선도하고 있습니다.