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- 성균관대 김태성 교수 설비공학회 우수논문상, 국토교통부 장관상 수상 NEW
- 성균관대 김태성 교수 설비공학회 우수논문상, 국토교통부 장관상 수상 대한민국 기계설비분야 대표 학회인 대한설비공학회(회장 최준영, KTL 수석연구원) ‘2024 하계학술발표대회(조직위원장 송두삼, 성균관대 교수)’가 지난 6월 19일(수)부터 21일(금)까지 3일간 강원도 소재 용평리조트 블리스힐스테이에서 성황리에 개최됐다. 이번 행사에는 기계설비 분야의 대학, 연구소, 설계사무소, 종합건설사 및 기기 제조회사 등에서 연구자, 개발자, 설계자, 종사자 등 1000여명의 학회 회원들이 참여해 신기술 및 학술 정보를 교류했다. '국민과 함께 하는 설비기술' 주제로 개최된 대한설비공학회 2024년 하계학술발표대회는 행사 첫날인 6월 19일 웰컴 파티 및 친교 교류회를 시작으로 11개 회장에서 총 336편의 학술논문을 비롯해 한국에너지기술평가원의 대형 국책과제 성과 발표, 한국전력의 제2회 수요관리형 히트펌프 컨퍼런스를 포함해 25개 분야의 특별세션, 초청강연회, 전시회도 함께 열렸다. 특히 6월 20일에는 특별행사로 전 세계 각 지역 학생 대표들이 참여하는 ‘HVAC World Student Competition 2024’가 학회 주관으로 개최돼 전 세계 젊은 설비인들의 재능과 능력을 직접 참관하는 기회가 됐다. 이 행사는 2016년 유럽 REHVA 주관으로 시작돼 지난해 미국 ASHRAE에서 주관했으며 아시아 지역에서는 처음으로 개최됐다. 우리나라의 대표로는 작년 HVAC 경진대회 우승팀이 참가해 세계 젊은 설비인들과 재능을 겨뤘다. 성균관대 김태성 교수 등 3명 우수논문 국토부장관상 수상 대한설비공학회 2024년 하계학술발표대회 우수논문 시상식에서는 조직위원회 위원들의 엄정한 심사를 거쳐 선정된 우수논문 연구자에게 국토교통부장관상, 협‧단체장상 및 기관장상 등 이 수여됐다. 학술대회 우수논문상 중 국토교통부 장관상은 성균관대 김태성 교수, 고려대 이광호 교수, 한국기계연구원 히트펌프연구센터 송찬호 센터장이 수상의 영광을 안았다. 출처 : 냉동공조저널(http://www.hvacrj.co.kr)
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- 작성일 2025-01-15
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- [NPTL] 2024 SKKU 대학원생 논문대상 최우수상 수상 (이진형 석박통합과정)
- [NPTL] 2024 SKKU 대학원생 논문대상 최우수상 수상 (이진형 석박통합과정) 2024년 개최된 SKKU 대학원생 논문대상에서 나노입자공학 연구실 석박통합과정 이진형 학생이 나노/신소재 분야 최우수상을 수상하였습니다 (논문 제목: Moiré excitonic physically unclonable functions). 이번 논문대상은 자연과학분야에서 27개의 과제에 대해 수상하였고, 나노/신소재 분야에서는 최우수상 1편, 우수상 2편, 장려상 1편이 선정되었습니다. 이진형 학생은 나노미터 수준에서 무작위로 발생하는 Moiré exciton을 응용한 암호화 광학 소자에 대해 발표하였습니다.
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- 작성일 2024-12-17
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- 분극장내재 이차원소재 기반 고성능 이황화텅스텐-그래핀 전극소재 개발
- 분극장내재 이차원소재 기반 고성능 이황화텅스텐-그래핀 전극소재 개발 저온플라즈마-분극장내재 이차원소재 이종접합구조를 활용하여 고효율 및 고안정성 수소생산전극 소재 개발에 성공 기계공학부/나노과학기술학과/반도체융합공학과 소속 김태성 교수와 화학공학부/나노과학기술학과/성균에너지과학기술원 소속 유필진교수, 한국기계연구원 김형우박사가 이끄는 공동연구팀이 저온플라즈마-분극장내재 이차원소재 이종접합구조를 활용하여 고효율 및 고안정성 수소생산전극 소재 개발에 성공했다고 밝혔다. 전이금속 디칼코게나이드 기반의 박막은 형상에 따라 수소이온에 대한 서로 다른 흡착에너지를 보이고 있어 형상제어 기반 수소발생전극 디자인이 연구되고 있다. 2H(반도체적 특성)형상은 금속성을 지니는 1T 형상에 비해 전하전달 능력이 떨어져, 1T 형상의 전이금속 디칼코게나이드를 만드는 연구가 요구되어 오고 있지만, 1T형상의 경우 과도한 흡착으로 인해 탈착과정에서 문제를 겪고 있어, 이를 해결하기 위한 소재특성제어 연구가 필요한 상황이었다. 이에 김태성, 유필진 교수 연구팀은 이러한 기존 이차원소재 기반의 수소생산 전극의 한계를 극복하고자, 분극장이 내재된 이종접합계면을 통한 계면 공극형성으로 황에 구속되어 있던 전자에 자유도를 주어, 표면으로의 전하전달 능력을 향상시켰고, 결과적으로 흡착된 수소이온이 빠르게 환원되어 수소기체로 변환 가능한 시스템을 개발하였다. 연구팀은 텅스텐-그래핀 이종계면을 형성하여, 최하층의 텅스텐과 그래핀 사이에 일함수 차이로 인한 분극장이 형성됨을 확인하였고, 이는 저온 플라즈마에서 아르곤에 의해 이온화된 황화수소이온이 침투하지 못하게 되는 내부 장벽과 같은 역할을 하게 된다. 따라서, 최하층에 황 공극이 유도되며 이를통해 구속되어있던 전자를 자유롭게 만들 수 있으므로 기존 이차원 박막 기반의 수소생산 전극에 비해 표면으로의 전하전달에 유리하다. 연구 결과에 따르면, 저온 플라즈마 이온 충돌반응에 따른 황화수소 이온 침투 메커니즘을 구면수차투과현미경을 통해 나노결정립 원자층 형성을 확인하였으며, X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffraction을 통해 황화수소 이온이 격자를 파고들며 비정질 WS2이 결정성을 가지는 메커니즘과 격자계면으로의 과도한 이온주입을 유도하여 in-situ 1T 격자 합성이 가능함을 밝혔다. 본 연구 성과는 소재 다학제 융합연구 분야 상위 2% 국제 학술지 ‘어드밴스드 메터리얼즈’에 2024년 9월9일 게재되었다. ※ 저널명: Advanced Materials※ 논문명: Electron Release via Internal Polarization Fields for Optimal S-H Bonding States ※ DOI: 10.1002/adma.202411211 ※ 저자 - 교신저자: 김태성 교수(성균관대학교 기계공학부 / 나노과학기술학과 / 반도체융합공학과), 유필진 교수 (성균관대학교 화학공학/고분자공학과 / 나노과학기술학과 / 성균에너지과학기술원), 김형우 박사 (한국기계연구원) - 제1저자: 석현호 (성균관대학교 나노과학기술학과 석박통합과정), 김민준 (성균관대학교 나노과학기술학과 석박통합과정), 조진일 (성균관대학교 기계공학부) - 공동저자: 손시훈(성균관대학교 나노과학기술학과), Yonas Tsegaye Megra(성균관대학교 기계공학과), 이진형(성균관대학교 기계공학과), 남명균(성균관대학교 화학공학/고분자공학과), 김건우(포항공과대학교 화학공하과), Kubra Aydin(성균관대학교 나노과학기술학과), 유성수(성균관대학교 화학공학과), 이현정(성균관대학교 기계공학과), Vinit K. Kanade(성균관대학교 나노과학기술학과), 김무영(한국기계연구원), 문지훈(한국표준과학연구원), 김진곤(포항공과대학교 화학공학과), 석지원(성균관대학교 기계공학과) 출처: https://www.skku.edu/skku/research/industry/researchStory_view.do?mode=view&articleNo=122815
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- 작성일 2024-12-10
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- 성균관대 김태성 교수 연구진, 반도체 공정 비용 대폭 절감한 “차세대 유기물 패키징 기술” 개발
- 차세대 AI 반도체 패키징 공정 간소화 및 수율 향상 기대 성균관대학교(총장 유지범)는 성균관대학교 기계공학부 김태성 교수 연구팀 (1저자 이진형 석박통합과정, 우건후 석박통합과정, 이규영 석박통합과정)이 반도체 패키징 공정에 들어가는 비용과 과정을 대폭 줄인 '차세대 유기물 패키징 기술'을 개발했다고 밝혔다. Chat GPT 열풍으로 인공지능(AI) 서버가 빠르게 확산되면서 고성능 그래픽처리장치(GPU), HBM 등 고성능 반도체 수요가 급증하는 가운데 반도체 업계에서는 미세 공정의 물리적 한계를 극복하기 위해 로직칩, 메모리 등 개별 반도체를 수직으로 적층하여 성능을 최적화하는 3D 패키징 기술의 중요성이 커지는 추세다.HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고대역폭 초고속 메모리로 AI 반도체에 필수다. 데이터 중심의 산업구조 개편과 AI 기반 전 산업 분야 융합이 가속화 됨에 따라 반도체의 필요성이 확대되면서 HBM의 수요는 급격한 증가세를 보일 전망이다. 하지만, 이질적인 물질 간의 열 팽창 계수, 낮은 접합 신뢰성, 낮은 열안정성 등으로 인해 신규 3D 이종 직접화 기술 개발이 반드시 필요한 상황이다. 이에 연구팀은 기존의 3D 이종 집적화 기술의 한계를 해결하기 위하여 Cu 표면 위에 NHC (N-heterocyclic carbene) 자가조립 단분자막을 전기화학 증착법을 통해 선택적으로 증착한 뒤, Cu 표면 위에 선택적으로 증착된 NHC (N-heterocyclic carbene) 자가조립 단분자막을 기반으로 170도, 1분 조건에서 3D 이종 직접화 (Cu-NHC-Cu)에 성공하였다. 우선, Cu-NHC 구조의 열적 안정성을 확인하기 위하여 열 충격 실험이 0도~170도 / 5회 반복 조건으로 진행되었고, 기존에 가장 널리 사용되는 구리 부동태 층인 Cu-BTA (benzotriazole) 구조와 함께 열 충격 전과 후의 유기 박막 표면 및 수직 단면 이미징을 통해 170도 열 충격 조건에서 Cu-NHC 구조만 매우 안정적임을 확인하였다. 마찬가지로, NHC 박막의 전도성을 검증하기 위하여 conductive AFM 이미징이 절연 특성을 지니는 Cu-BTA (benzotriazole) 구조와 함께 진행되었으며, Cu-NHC 구조에서만 전하 밀도가 낮은 Carbene 원자로 터널링이 발생하여 전도 특성을 지니는 것을 검증하였다. 또한, Cu-NHC 구조를 원자 힘 현미경 탐침으로 힘-거리 분광법을 각 픽셀마다 측정하여 기계적인 특성도 계측하였다. 마지막으로, 실제 3D 이종 직접화된 Cu-NHC-Cu 구조의 단면 이미지를 통해 접합 (170도, 1분 조건) 이후에도 이종 접합 계면 상태와 NHC 자가조립 단분자막이 안정적으로 존재함을 확인하였다. 김태성 교수는 "기존 3D 이종직접화 기술에서 사용되던 유기물을 기능적 관점에서 바라볼 수 있는 연구로, NHC 자가조립 단분자막은 높은 열안정성, 전도성, 공정 간소화 등 획기적으로 기존 공정의 한계를 뛰어넘으며 차세대 반도체 원천 기술 경쟁력 강화와 시스템 반도체 글로벌 공급망 확보에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 한국연구재단과 한국기초과학연구원의 연구결과로 나노미터 (nm) 수준의 3D 패키징 기술에 다양하게 적용 가능함에 따라 향후 국내 반도체 초격차를 이어갈 주요 기술이 될 것으로 기대된다. 이번 연구 성과는 재료과학 및 나노과학 / 기술 분야의 세계적인 학술지인 'ACS Applied Materials & Interfaces'에 2024년 6월 28일 온라인 게재됐다. ※논문명: Ultrastable 3D Heterogeneous Integration via N-Heterocyclic Carbene Self-Assembled Nanolayers ※저자명: Taesung Kim (교신저자), Jinhyoung Lee, Gunhoo Woo, Gyuyoung Lee (제 1저자) Jongyeong Jeon, Seunghwan Lee, Ziyang Wang,Hyelim Shin, Gil-Woo Lee, Yeon-Ji Kim, Do-Hyun Lee, Min-Jae Kim, Eungchul Kim, Hyunho Seok, Jinill Cho, Boseok Kang, You-Shin No, Won-Jun Jang (공동저자) ※논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c04665 붙임 1. 교신저자: 성균관대학교 김태성 교수 / 제 1저자: 성균관대학교 이진형 석박통합과정, 성균관대학교 우건후 석박통합과정, 성균관대 이규영 석박통합과정 (사진제공=성균관대학교) 붙임 2. 저온 및 대면적 이종집적 가능한 “차세대 유기물 패키징 플랫폼”의 모식도 [뉴시스] “성균관대 “차세대 유기물 패키징 기술” 개발” https://www.newsis.com/view/NISX20240628_0002791686 [이뉴스투데이] “성균관대, 반도체 공정 비용 대폭 절감한 “차세대 유기물 패키징 기술” 개발” http://www.enewstoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=2145848 [아시아투데이] “성균관대, 김태성 교수 연구팀 ‘차세대 유기물 패키징 기술’ 개발” https://www.asiatoday.co.kr/view.php?key=20240629010016644 [포인트데일리] “성균관대, 반도체 공정 비용 대폭 절감 '차세대 유기물 패키징 기술' 개발” https://www.pointdaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=208366 [내일신문] “성균관대 ‘차세대 유기물 패키징 기술’ 개발” https://www.naeil.com/news/read/515062?ref=naver [Usline] “성균관대, 반도체 공정 비용 대폭 절감한 “차세대 유기물 패키징 기술” 개발” http://www.usline.kr/news/articleView.html?idxno=26207 [유니메이트] ”성균관대, 반도체 공정 비용 대폭 절감한 '차세대 유기물 패키징 기술' 개발” https://www.unimatea.co.kr/news/articleView.html?idxno=2027 [메트로신문] “성균관대, 차세대 유기물 패키징 기술 개발…“반도체 공정 비용 절감”” https://www.metroseoul.co.kr/article/20240630500041 [한국강사신문] “성균관대학교 김태성 교수팀, 반도체 공정 비용 대폭 절감한 “차세대 유기물 패키징 기술” 개발” https://www.lecturernews.com/news/articleView.html?idxno=155498 [팝콘뉴스] “성균관대 연구팀, ‘차세대 유기물 패키징 기술’ 개발...반도체 공정 비용 대폭 절감” http://www.popcornnews.net/news/articleView.html?idxno=62324
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- 작성일 2024-06-28
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- 성균관대 김태성 교수 연구팀, 누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자 개발
- 차세대 인공지능 반도체 소자의 저전력화 및 소자 신뢰성 확보 기대 성균관대학교(총장 유지범)는 기계공학부 김태성 교수 연구팀 (1저자 이진형 석박통합과정, 우건후 석박통합과정)이 누르는 힘만으로 이온 이동을 선택적으로 제어하는 “차세대 프리스탠딩 멤리스터 소자”를 개발했다고 밝혔다. 차세대 논 폰노이만 구조에 쓰일 수 있는 차세대 소자로 주목받고 있는 멤리스터 소자는 저전력으로 인메모리 컴퓨팅, 가중치 저장 등의 기존 반도체 소자 대비 다양한 강점을 갖고 있지만, 실용적인 대용량 인공신경망 컴퓨팅 (Large-scale neural computing)을 구현하기 위해서는 각 멤리스터 소자의 신뢰성을 확보가 필수적이다. 하지만 멤리스터 소자가 지니는 가장 큰 한계점은 이온의 이동의 "무작위성"으로 이러한 확률론적 이온 거동은 전통적으로 멤리스터 소자의 신뢰성 및 재현성에 악영향을 끼친다는 치명적인 한계로 인해 상용화가 불가능했다. 이러한 확률론적 한계를 해결하기 위하여 연구팀이 주목한 것은 나노미터 (nm)에서 발생하는 변전효과 (flexoelectric effect)다. 변전효과는 외부의 힘으로 재료의 격자 구조가 휠 때 내부에 분극과 전기장이 발생하는 현상으로, 2011년 학계에 물질이 나노미터(㎚) 크기로 작아질 때 변전효과가 극대화 된다고 보고된 바 있다. 하지만, 나노 미터 수준의 변전효과를 기반으로 물질 내에서 원하는 위치에 선택적으로 상변화 및 이온 이동을 활성화 시키기 위해서는 기존 선행 연구의 변전효과보다 훨씬 더 큰 격자 구조의 변형이 요구된다. 따라서, 기존 선행 연구보다 물질의 변전효과를 공간적으로 극대화시키기 위하여 연구진은 원자힘 현미경 (AFM) 탐침으로 프리스탠딩 (free-standing) 상태인 이종 접합에 수직 방향의 응력을 가하여 특정 영역에서만 선택적으로 강이온성 물질의 자체 변전장과 하부 강유전 분극을 극대화 시켰다. 연구진은 국소적으로 극대화된 변전효과로 인해 특정 영역에서만 선택적으로 성장한 전도성 필라멘트 관측에 성공하였으며, 더 나아가 하부 강유전 분극의 변조에 의해 가역적으로 전환된 상변화 임계 전압을 기반으로 나노 미터 수준의 영역에서 전도성 필라멘트의 공간적 능동 제어에 성공하였다. 김태성 교수는 "기존 강이온성 물질이 갖고 있는 확률론적 한계점을 뛰어넘으며, 변전효과 기반의 이온 이동을 물질의 구조적 관점에서 바라볼 수 있는 연구로, 향후 차세대 반도체 소자 연구에서 이온을 정확하게 공간적으로 제어하여 반도체 소자 성능 및 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 성과는 한국연구재단과 한국기초과학연구원의 지원으로 수행되었으며 해당 연구 성과는 세계적인 국제학술지 “Nature Communications” 에 6월 18일에 게재되었다. 붙임 1. 교신저자: 성균관대학교 김태성 교수 / 제 1저자: 성균관대학교 이진형 석박통합과정, 성균관대학교 우건후 석박통합과정 (사진제공=성균관대학교) 붙임 2. 탐침 유도 변전장 기반으로 구현된 차세대 프리스탠딩 강이온성 멤리스터 소자 플랫폼 (사진제공=성균관대학교) ※논문명: Free-standing two-dimensional ferro-ionic memristor ※저자명: Taesung Kim (교신저자), Jinhyoung Lee, Gunhoo Woo (제1저자), Jinill Cho, Sihoon Son, Hyelim Shin, Hyunho Seok, Min-Jae Kim, Eungchul Kim, Ziyang Wang, Boseok Kang, Won-Jun Jang (공동저자) ※논문 링크: https://www.nature.com/articles/s41467-024-48810-3 ※ 언론 보도 현황 [뉴스1] “성균관대, 차세대 프리스탠딩 멤리스터 소자 개발” https://www.news1.kr/articles/?5452175 [이뉴스투데이] “성균관대, 누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자 개발” http://www.enewstoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=214156 [아시아투데이] “누르는 힘으로 작동”…성균관대, 차세대 AI 반도체 소자 개발 https://m.asiatoday.co.kr/kn/view.php?key=20240619010010327 [아시아타임즈] “성균관대 연구팀, 누르는 힘만으로 작동하는 '차세대 인공지능 반도체 소자' 개발” https://www.asiatime.co.kr/article/20240619500146 [베리타스알파] “성균관대 연구팀 누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자 개발” http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=509507 [포인트데일리] “성균관대 연구팀, '누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자' 개발” https://www.pointdaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=206654 [뉴스티앤티] “성균관대 연구팀, 누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자 개발” http://www.newstnt.com/news/articleView.html?idxno=383370 [메트로신문] “누르는 힘만으로 작동”…성균관대 연구팀, 차세대 AI 반도체 소자 개발 https://www.metroseoul.co.kr/article/20240619500352 [팝콘뉴스] “성균관대 연구팀, 누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자 개발” http://www.popcornnews.net/news/articleView.html?idxno=61928 [Usline] “성균관대 연구팀, 누르는 힘만으로 작동하는 차세대 인공지능 반도체 소자 개발” http://www.usline.kr/news/articleView.html?idxno=26066
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- 작성일 2024-06-20
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- 2024 스승의 날 행사
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- 작성일 2024-05-20
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- 79th CMPUGM
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- 작성일 2024-05-20
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- 포스텍·성균관대·서울시립대, 메조 다공성 금속 산화물 저온 합성 성공
- 포스텍·성균관대·서울시립대, 메조 다공성 금속 산화물 저온 합성 성공 포스텍(POSTECH)은 김진곤 화학공학과 교수·김건우 박사 연구팀이 김태성 성균관대 기계공학과 교수·나노과학기술학과 통합과정 석현호 씨, 문홍철 서울시립대 화학공학과 교수 연구팀과 공동으로 열과 플라즈마를 사용해 메조 다공성 금속 산화물을 유연한 기판에 합성하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 메조(meso) 다공성 금속 산화물은 2~50나노미터(㎚) 크기 구멍을 가진 금속 산화물이다. 표면적이 매우 커 이온이나 전자 등 물질을 전달하는 데 유리해 고성능 에너지 저장과 변환, 촉매, 반도체, 센서 등 다양한 분야에서 주목받고 있다. 왼쪽부터 김진곤 포스텍 교수, 김건우 박사, 김태성 성균관대 교수, 석현호 씨, 문홍철 서울시립대 교수. 하지만 메조 다공성 금속 산화물을 웨어러블 및 플렉시블 기기처럼 잘 휘어지거나 구부러지는 제품에 활용하려면 유연한 플라스틱 기판을 사용해야 한다. 그런데 플라스틱은 일반적으로 온도에 매우 민감해 고온(350°C 이상)이 필요한 메조 다공성 금속 산화물 합성 공정에 사용할 수 없는 문제가 있었다. 연구팀은 플라즈마를 이용해 얻은 에너지를 활용, 150~200°C의 저온에서도 메조 다공성 금속 산화물을 합성하는 데 성공했다. 대표적인 고성능 에너지 저장 소재 중 하나인 바나듐 옥사이드(V2O5)를 포함해 여러 메조 다공성 금속 산화물을 유연한 플라스틱 기판에 합성했다. 이렇게 제조된 메조 다공성 금속 산화물은 수천 번 구부려도 우수한 에너지 저장 성능을 유지함을 확인했다. 열활성화와 플라즈마의 시너지 효과를 표시한 그림(위)과 금속산화물 반응 및 유기물 지지체 제거를 동시에 유도한 이미지. 김진곤 교수는 “다양한 메조 다공성 금속 산화물을 플라스틱 기판에 사용할 수 있는 새로운 저온 합성법을 개발했다. 이번 연구를 바탕으로 웨어러블 또는 플렉시블 기기의 에너지 저장 소재, 차세대 센서 등 다양한 애플리케이션에서 혁신을 가져올 것”이라고 말했다. 과학기술정보통신부의 창의후속연구사업, 과학기술분야 기초 연구사업, 나노 및 소재기술개발 사업(나노커넥트) 지원으로 진행된 이번 연구성과는 최근 재료 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈'에 게재됐다. [출처]: https://m.etnews.com/20240313000042
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- 작성일 2024-03-14
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- 성균관대 연구진, 물리적 접촉 없이 원격으로 전자 이동 제어하는 “차세대 나노 탐침 소자“ 개발
- 성균관대 연구진, 물리적 접촉 없이 원격으로 전자 이동 제어하는 “차세대 나노 탐침 소자“ 개발 성균관대학교(총장 유지범)는 성균관대학교 기계공학부 김태성 교수 연구팀, 삼성전자 AVP 공정개발팀, 파크시스템스 R&D 센터 공동연구진 (1저자 이진형 석박통합과정, 김응철 박사, 조진일 석박통합과정)이 원격 터널링 기반 ‘차세대 나노 탐침 소자’ 를 개발했다고 밝혔다. 현재 반도체 공정 기술력이 가장 앞선다고 평가받는 삼성전자와 TSMC가 3nm 공정 양산에 돌입하였지만, 이러한 공정 선폭 1㎚(10억분의 1ｍ) 감소에 2~3년이 걸리는 등 반도체 공정 및 소자 고집적화의 물리적인 한계에 도달한 상황이다. 따라서, 차세대 반도체 소자 후보인 ‘분자 전자소자(Molecular electronics)’는 나노미터(nm) 스케일의 매우 작은 분자를 기반으로 전자소자의 핵심 구성요소로 사용하는 방식으로, 반도체 고집적화의 물리적 한계를 극복할 기술로 관심받고 있다. 대표적인 분자 전자 소자인 단일 분자 접합 구조는 나노미터 크기의 미세간극을 가진 전극 사이에 분자가 위치한 구조로 차세대 분자 전자소자 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 분자와 전극 간의 직접적인 접촉에 의해 계면에서 발생하는 전하 트랩 (Charge trap)이라는 치명적인 물리적인 한계로 인해 상용화가 불가능했다. 이에 연구팀은 원자력 힘 현미경(Atomic Force Microscopy)을 기반으로 자가 조립 단분자막 위로 나노 탐침을 위치시킨 뒤, 5 nm의 간격을 통해 터널링 접합을 구성하여 금속-유기물 계면에서 계면 전하 이동 및 전자 터널링의 원격 능동 제어와 동시에 고해상도(Sub-10nm resolution) 이미징에 성공하였다. [사진 1] : 탐침 유도 전기장 / 근접장 기반으로 구현된 차세대 나노 탐침 계면 터널링 현상 능동 제어 플랫폼 (사진제공=성균관대학교) 연구진은 질소 원자와 황 원자를 고정 그룹으로 갖고 있는 유기물로 구리 표면 위에 자가 조립 단분자막을 형성한 뒤, 제작된 시료와 나노 탐침을 기반으로 비접촉식 분자 접합을 구성하였다. 이렇게 구성된 탐침-터널링 간격-시료 접합에 국소적으로 형성된 탐침 증강 전기장과 근접장을 각각 변조해가며 전하 밀도가 낮은 고정 그룹으로 구성된 공유 결합을 통해서만 계면 전하 이동 및 터널링이 발생함을 관측하는데 성공하였다. 또한, 연구진은 실험적으로 관측한 계면 터널링 현상의 이질성을 밀도 범 함수 이론(Density functional theory, DFT) 시뮬레이션을 통해 이론적으로도 검증하였다. 더 나아가 연구팀은 4인치 웨이퍼에 수직 구조 축전 소자를 대면적으로 제작하여 탐침으로 계면 터널링을 유도함과 동시에 실제 소자 성능을 측정 및 분석함으로써, 원격 계면 터널링 기반 접합 구조의 신뢰성 및 재현성을 검증하였다. [사진 2] : 교신저자 - 성균관대학교 김태성 교수, 1저자 - 성균관대학교 이진형 석박통합과정, 삼성전자 AVP 사업부 김응철 박사, 성균관대학교 석박통합과정 조진일 (사진제공=성균관대학교) 김태성 교수는 “기존 분자 접합이 갖고 있는 구조적인 한계점을 뛰어넘으며, 금속-유기물 계면의 전자 이동을 소자의 구조적 관점에서 바라볼 수 있는 연구로, 향후 반도체 초미세 공정에서 계면 및 표면의 전기 / 화학적 특성을 정확하게 제어 및 관측하여 반도체 소자 성능 향상에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 한국연구재단에서 지원하는 리더연구(NRF-2022R1A3B1078163)의 연구결과로 나노미터 (nm) 수준의 반도체 초미세 공정에 다양하게 적용 가능함에 따라 향후 국내 반도체 초격차를 이어갈 주요 기술이 될 것으로 기대된다. 이번 연구 성과는 재료과학 및 나노과학 / 기술 분야의 세계적인 학술지인 ‘Advanced Science’ (IF: 17.521 / JCR 상위 6%이내)에 2023년 12월 6일 온라인 게재됐다. ※ 논문명: Remote-Controllable Interfacial Electron Tunneling at Heterogeneous Molecular Junctions via Tip-Induced Optoelectrical Engineering / https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202305512 ※ 저자명: Taesung Kim (교신저자), Jinhyoung Lee, Eungchul Kim, Jinill Cho (제 1저자) Hyunho Seok, Gunhoo Woo, Dayoung Yu, Gooeun Jung, Hyeon Hwangbo, Jinyoung Na, Inseob Im (공동 저자) ※ 언론 보도 현황 [브릿지경제] 성균관대 연구진, 차세대 나노 탐침 소자 개발 http://m.viva100.com/view.php?key=20231211010003092 [아시아타임즈] 성균관대·삼성전자, 원격제어 가능한 차세대 나노 탐침 소자 개발 성공 https://www.asiatime.co.kr/article/20231211500360 [이투데이] 파크시스템스, 삼성전자와 '차세대 반도체 나노 탐침 소자' 개발 성공..."기존 분자 접합 한계점 뛰어넘어" https://www.etoday.co.kr/news/view/2310709 [베라티스알파] 성균관대 물리적 접촉 없이 원격으로 전자 이동 제어하는 차세대 나노 탐침 소자 개발 http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=485997 [이코노믹리뷰] 파크시스템스, 삼성전자·성균관대와 함께 ‘차세대 나노 탐침 소자’ 개발 https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=638024 [한국강사신문] 성균관대학교 김태성 교수팀, 물리적 접촉 없이 원격으로 전자 이동 제어하는 차세대 나노 탐침 소자 개발 https://www.lecturernews.com/news/articleView.html?idxno=142273 [대학저널] 성균관대, 원격 터널링 기반 ‘차세대 나노 탐침 소자’ 개발 https://dhnews.co.kr/news/view/1065580463467606 [성대뉴스] 기계공학부 김태성 교수, 물리적 접촉 없이 원격으로 전자 이동 제어하는 차세대 나노 탐침 소자 개발 https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=111630
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- 작성일 2023-12-11
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- 작성일 2023-11-10
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