반도체물리학과

KANGWON NATIONAL UNIVERSITY

Next Generation Semiconductor Lab

   저희 연구실은 2D 판데르발스 층상구조 소재(2D van der Waals layered materials)를 비롯하여 강유전체(Ferroelectrics), 금속-산화물(Metal-Oxide)을 폭넓게 아우르며, 기초 물리(고체·소자 물리) 이해와 응용기술(차세대 반도체·광전자 소자) 연구를 통해 제4차 산업혁명 시대가 요구하는 ‘시스템형 인재(System-type Talent)’를 양성하고자 합니다. 또한 정부 R&D, 미래 성장동력, 기초연구 과제와 긴밀하게 연계하여 차세대 나노반도체 소자 및 시스템 기술을 확보하기 위해 노력합니다.

연구 비전(Vision)

   1. 기본 물리와 응용기술의 균형 추구

   저희는 고체 물리(Condensed Matter Physics), 소자 물리(Device Physics) 등 기초 연구를 충실히 수행하면서도, 이를 바탕으로 한 차세대 반도체(Next-Generation Semiconductor)·광전자 소자(Optoelectronic Device) 등 응용기술 개발에 매진합니다. 이를 통해 제4차 산업혁명 시대의 핵심 역량을 갖춘 인재를 배출하고자 합니다.

   2. 차세대 반도체 소자 및 시스템 기술 확보

   정부 R&D 사업과 미래 성장동력 과제, 기초연구 과제 등과 연계하여 기술적 시너지(Synergy)를 극대화합니다. 이를 통해 기존 실리콘(Si) 기반의 한계를 넘는 2D 소재, 강유전체, 금속-산화물 소재 기반의 나노반도체 소자를 개발하고, 최종적으로 시스템(System) 기술까지 확보하는 것을 목표로 합니다.

   3. 전주기적 역량 배양

   2D 소재(MoS2, black phosphorus, graphene), 강유전체(HfO2, PMNPT 등), 금속-산화물(IGZO 등)을 활용하여 기초부터 응용(회로 및 디스플레이 구동)까지 전주기(全周期)에 걸친 연구 역량을 갖추고자 합니다. 소재 합성, 소자 제작, 공정(Process), 특성 분석(Electrical & Optical Characterization), 회로 설계(Circuit Design)까지 유기적으로 연결된 연구 환경을 구축하여, 차세대 반도체 분야에서 세계적으로 경쟁력 있는 결과를 창출합니다.

주요 연구 경험(Research Experience)

   저희 연구실은 2D 소재 및 금속-산화물 등을 이용한 소자 개발과 그 물리적 메커니즘 규명에 중점을 둡니다. 다음과 같은 연구 성과와 경험을 통해 축적된 노하우(Know-how)를 바탕으로, 창의적이고 혁신적인 연구를 지속하고 있습니다.

1. Next-generation semiconductor device development: Tunneling FET using 2D materials2D 소재 특유의 얇은 채널(Channel)과 밴드 구조(Band Structure)를 활용하여, 기존 MOSFET의 성능 한계를 극복하고 저전력(Ultra-Low Power) 구동이 가능한 터널링 FET(T-FET)를 개발합니다.

2. Next-generation semiconductor device development: Negative Capacitance FET using 2D materials강유전체를 이용한 Negative Capacitance 효과를 2D 소재 기반 트랜지스터(FET)에 접목해, 문턱 전압(Threshold Voltage) 제어와 에너지 효율 향상을 꾀합니다. 이를 통해 초저전력 디바이스 구현에 도전합니다.

3. Discovery of PPC photoelectric properties: heterojunction structure of 2D materials + 3D materials2D 소재와 3D 소재(예: 벌크 반도체) 간의 헤테로접합(Heterojunction)을 형성하여, PPC(Persistent Photoconductivity) 현상 등 새로운 광전 특성을 발견하고 그 물리적 기작을 해석합니다. 이를 토대로 광검출기(Photodetector)나 광메모리(Optical Memory) 등 혁신적 소자 구현을 모색합니다.

4. IGZO oxide semiconductor process/device/circuit development인듐-갈륨-아연 산화물(Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZO)은 투명성과 고전자이동도(High Electron Mobility) 등을 장점으로 갖는 금속-산화물 반도체입니다. 이 소재를 기반으로 하는 공정(Process), 소자(Device), 회로(Circuit) 전반에 걸쳐 최적화를 진행하고 있습니다.

5. Research on magnetoresistance (SdH oscillation), infrared photodetectors, and photovoltaics using 2D material2D 소재에 나타나는 자기 저항(Magnetoresistance) 및 슈브니코프-드 하스(SdH, Shubnikov-de Haas) 진동을 관찰하고 분석하여, 양자 수송(Quantum Transport) 현상을 규명합니다. 또한, 적외선(Infrared) 광검출기와 광전지(Photovoltaic Cell) 등에 2D 소재를 적용하여 차세대 광전자 소자의 가능성을 탐색합니다.