김선국 조교수

기존 실리콘 반도체의 물리적 스케일링 한계를 극복하기 위해 MoS₂, MoSe₂, Te 등 원자 단위 두께의 2차원(2D) 나노 물질을 차세대 반도체 채널 소재로 연구하고 있습니다. 2D 물질은 우수한 전기적 특성과 투명성을 동시에 제공하여 초고집적 소자 구현에 적합한 특성을 지닙니다. 핵심 기술로는 MoS₂, MoSe₂, Te 등의 저온 대면적 CVD(화학기상증착) 성장 기술과 수직 적층형 CFET(Complementary FET) 공정이 있으며, 전이금속 디칼코게나이드 박막 트랜지스터 제조 및 재결정화 공정을 통해 소자 성능을 향상시키고 있습니다. 다층 전이금속 칼코겐화합물 기반 투명전자소자 구현 기술을 통해 차세대 저전력·초고집적 반도체, 투명 디스플레이 백플레인, 광전자 소자 및 이미지 센서 등 다양한 응용 분야에 적용 연구를 진행하고 있습니다. 반도체 파운드리 및 디스플레이 제조 기업과의 2D 소재 기반 공정 기술이전이 가능하며, 재결정화된 전이금속 칼코겐화합물 소자 기술은 2D퀀텀에 기술이전된 바 있습니다(경희대학교, 2014년 10월). 세계 최초 2차원 물질 기반 다층 박막 트랜지스터 개발 성과를 보유하고 있으며, 투명 전극 포함 반도체 장치 및 전이금속 디칼코게나이드 박막 트랜지스터 관련 국내외 특허를 다수 등록하였습니다. 총 피인용수는 약 12,700회 이상(Google Scholar 기준)이며, 현재 TRL 3-4 단계(실험실 수준 핵심 성능 검증)에 해당합니다.

IoT 및 헬스케어 시장 확대로 인체 부착형 유연 전자소자 수요가 급증하는 환경에서, 기존 딱딱한 기판 기반 소자의 인체 곡면 적용 한계를 극복하기 위해 신축성·유연성을 갖춘 광전자 센서 소자를 연구하고 있습니다. 핵심 기술로는 키리가미(Kirigami) 구조 기반 신축성 전극, 액체금속 전극, 폴리이미드(PI) 기판 위 소자 공정이 있으며, IGZO 기반 광반응성 증폭 포토트랜지스터 설계 및 웨어러블 기기용 생체 신호 센싱·자극 시스템 구현 기술을 보유하고 있습니다. 3축 힘 감지 햅틱 피드백 링(Haptic Ring), 웨어러블 심박계 및 헬스케어 모니터링, 가변렌즈용 고유연 광전자 나노소자, RGB 센서·터치센서·이미지 센서 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다. 헬스케어 기기 제조사 및 스마트워치·웨어러블 기업과의 기술이전 및 공동개발이 가능하며, 광반응성 센서 및 광반응성 센서 기반 터치 디스플레이 패널 기술은 이노6 주식회사(2016년 1월) 및 이지글로벌파트너(2016년 11월)에 기술이전된 실적이 있습니다(경희대학교). 웨어러블 기기 특허(10-1922247) 및 광반응성 증폭 포토디바이스 관련 미국 특허(US 10,890,761)를 등록하였으며, 가변렌즈용 고유연 광전자 나노소자 국가과제를 수행하였습니다(2016~2019, 약 1.24억 원). h-index 50 이상의 연구 성과를 보유하고 있으며, 현재 TRL 5-6 단계(시제품 제작 및 유사 환경 성능 검증)에 해당합니다.

스마트 건축·인프라 안전 모니터링 및 하드웨어 보안 수요 증가에 대응하여, 다채널 센서 어레이와 물리적 복제 불가능 함수(PUF) 기반 보안 기술을 연구하고 있습니다. IGZO 포토트랜지스터 어레이 기반 다채널 광 센싱 기술을 핵심으로, 나노입자의 브라운 운동을 이용한 물리적 복제 불가능 함수(PUF) 보안 기술(유연 카오스 나노넷 소자)을 구현하고 있습니다. 또한 다채널 정전용량형 유전율 변화 감지 기술을 통해 철근 콘크리트 열화 인자 모니터링용 다채널 센서 시스템을 개발하고 있습니다. 스마트 건축물 콘크리트 부식 감지 및 열화 모니터링, 차세대 하드웨어 보안 태그(PUF), 식물 가뭄 모니터링 시스템, 차량 제어 시스템 등의 분야에 적용 가능하며, 건설·인프라 기업, 보안 반도체 기업, 스마트팜 기업과의 기술이전 및 공동연구가 가능합니다. 철근 콘크리트 열화 인자 모니터링 시스템 관련 특허 2건(10-1792425, 10-1792426)과 유연 카오스 나노넷 기반 PUF 보안 장치 특허를 등록하였으며, 국내외 총 20건 이상의 특허를 출원하였습니다. 현재 TRL 5 단계(컴포넌트 수준 시스템 통합 검증)에 해당합니다.