Principal Investigator

연구 업적 기술서 (2022년 12월 2일 양희준 작성)

지금까지 저의 네 가지 주요 연구 성과는 아래와 같습니다.

(1) 배리스터 소자 발명 (2012년 Science 지에 발표, 2021년 Nat. Comm. 지에 발표)

(2) 이종구조상 소자 구현 (2015년 Nature Physics, Science지에 발표)

(3) 고집적 초절전 2차원 소재 기반 소자 (2019년 Nat. Comm.지에 발표, Sci. Adv. 지에 2021년 발표)

(4) 포논 퍼들 (phonon puddles) 발견 (2022년 Nat. Comm.지에 발표)

1) 배리스터 (Barristor)는 “(energy) barrier variable transistor”라는 의미를 생각하며 2012년 제가 새롭게 만든 단어이며, 2017년에 위키낱말사전(Wiktionary)에 등재되었습니다. 본 연구 이후 전세계 많은 연구자들이 배리스터를 활용한 광학/가스 센서, 트랜지스터, 뉴로모픽 소자 개발을 진행 중이며, 본 연구 성과는 차세대 2차원 소재 기반 소자 연구의 핵심 플랫폼으로 발전하였습니다. 저는 배리스터 개척자로서, 새로운 물리학적 성과가 실제 산업계 응용으로 발전할 수 있도록 학계/산업계와 함께 연구 활동을 수행하고 있습니다.

2) “하나의 물질이 반도체, 도체 역할을 모두 수행할 수 있다면 현재의 반도체 소자는 어떻게 발전할 수 있을까?” 이러한 도전적이고 창의적인 질문이 “최초의 이종구조상 소자 (heterophase homojunction device) 구현”이라는 성과로 발전하였습니다. 특히, 본 연구 성과는 재료과학과 물리학의 융합으로 상전이, 결정학, 소자 공정/측정, 광학, 투과전자현미경, 전자구조계산 등 다양한 분야 공동연구가 앞으로 어떻게 시너지를 만들고 발전할 수 있는지 보여주는 중요한 연구 예라고 할 수 있습니다.

3) AI (인공지능)시대를 맞이하며 초고집적, 초절전 뉴로모픽, 메모리 소자 개발을 위해 2차원 물질이 활발하게 연구되고 있습니다. 저는 2차원 물질에서 발현되는 특이한 물리학적 현상을 활용하여 “self-selective device array”, “in-sensor reservoir computing”이라는 개념을 최초로 구상할 수 있었습니다. 이를 기반으로, 기존 선택소자, 메모리, 중앙처리장치(예: CPU)를 하나의 2차원 소자로 합칠 수 있는 기술 가능성을 보였으며, 이는 현재 실리콘, 산화물 기반 물질에서 구현이 어려운 피코줄(10-12 J) 구동에너지를 갖는 메모리 소자가 테라비트 (1012개)까지 집적될 수 있는 AI 소자 개발이 가능하다는 것을 의미합니다.

4) 일반적으로 열/온도 현상은 거시적인 단위에서 발현되는 것으로 이해되고 있습니다. 이는 통계/열 물리학의 근본적인 지식으로 여겨지고 있지만, 실제 원자 크기 단위에서 수많은 전자와 포논의 scattering 현상이 개별적인 나노 열전소자에 중요한 영향을 끼치는 상황에 적용되기 어렵습니다. 본 연구 성과는 1 nm 이하 크기에서 열적 비평형 상태가 형성될 때 전자와 포논이 어떻게 열에너지 현상을 제어하는지에 관한 포논 퍼들 현상을 처음으로 규명하였습니다.