

전기전자공학전공 22학번 김영욱 학생(지도교수 : AI융합대학 전자및항공전자전공 한정훈 교수)이 ‘2026 한국전자파학회 동계종합학술대회’에서 우수논문상을 수상했다.
김영욱 학생은 학부 연구생으로 종합설계 및 연구 프로젝트를 수행하며 연구를 주도적으로 진행했으며, 대학원생들과 경쟁하는 학술대회에서 우수 논문으로 선정됐다.
수상 논문의 제목은 ‘고격리 고효율 이중 주파수 A8 마그네트론 및 ACAE 기반 TE41-TM01 모드 변환기 설계’다. 연구는 고출력 마이크로파(HPM, High Power Microwave) 시스템의 핵심 소자인 마그네트론의 성능을 개선하는 방법을 제시했다.
마그네트론은 RF파(Radio Frequency, 무선 주파수 전자기파)를 생성하는 장치로, 고출력 레이다나 EMP(전자기 펄스), 의료 장비 등 다양한 분야에서 활용된다. 그러나 기존 마그네트론 시스템은 구조적 특성 때문에 단일 주파수만 출력하는 협대역 특성이 있어, 다양한 표적 환경에 대응하는 데는 한계가 있었다.
김영욱 학생은 이러한 문제를 해결하기 위해 두 개의 마그네트론을 직렬연결 구조로 결합한 이중 주파수 시스템을 제안했다. 이어 모드 변환기 구조를 적용해 각 마그네트론에서 발생한 서로 다른 주파수의 RF파를 높은 효율로 추출하고, 장치 간 간섭을 최소화하도록 설계했다.
이번 연구 결과는 향후 다양한 주파수 대역이 필요한 고출력 마이크로파(HPM) 응용 분야에서 보다 효율적인 시스템 설계에 활용될 것으로 기대된다.
반도체시스템전공 이효창 교수 연구팀이 서울시립대학교 김태완 교수 연구팀과 공동으로 수행한 연구 논문이 세계적 권위의 나노과학 분야 학술지 ACS Nano(IF 16.1, JCR 기준 상위 6%)에 게재되며 부표지(Supplementary Cover) 논문으로 선정됐다.
이번 연구는 ‘Plasma Knowledge-Based Polymorphic Engineering for Two-Dimensional Semiconductor Contacts’라는 제목으로 발표됐으며, 차세대 반도체 소재로 주목받는 2차원 전이금속 칼코게나이드(2D TMD) 소자에서 성능 저하의 주요 원인으로 지적돼 온 높은 접촉저항 문제를 공정 기술 측면에서 해결할 수 있는 방법을 제시했다.
최근 반도체 소자의 초미세화가 진행되면서 기존 실리콘 기반 트랜지스터는 단채널 효과, 열 방출 증가, 전자 이동도 감소 등 여러 기술적 한계에 직면하고 있다. 이를 극복할 대안으로 원자 두께 수준의 2차원 반도체 소재가 주목받고 있지만, 금속 전극과 반도체 사이에서 발생하는 접촉저항 문제는 상용화를 가로막는 중요한 기술적 과제로 남아 있었다.
연구팀은 기존 플라즈마 공정이 경험적 조건 조정에 의존해 왔던 한계를 넘어, 플라즈마 이온 밀도와 자기 바이어스 전압 등 내부 물리량을 정량적으로 계측하고 이를 공정 제어에 활용하는 방식을 제안했다. 이를 바탕으로 이온 에너지 플럭스(ion energy flux, 플라즈마 이온이 물질 표면에 전달하는 에너지 흐름)를 정밀하게 제어하는 ‘플라즈마-지식기반 다형상(polymorphic) 공정’ 프레임워크를 세계 최초로 체계화했다.
이 기술을 통해 연구팀은 2차원 전이금속 칼코게나이드 반도체 소재인 MoTe₂(몰리브덴 텔루라이드)와 WS₂(텅스텐 디설파이드)에서 반도체 상(2H) 내부에 금속 상(1T′)을 선택적으로 형성하는 1T′/2H 다형상( polymorphic) 접합 계면을 형성했다. 이는 하나의 재료 내부에서 금속과 반도체 특성이 공존하도록 만드는 구조로, 금속 전극과 반도체 사이에서 형성되는 쇼트키 장벽(Schottky barrier, 전류 흐름을 방해하는 에너지 장벽)을 크게 낮춰 저저항 오믹 접촉을 구현할 수 있다.
또한 이 공정 전략이 2차원 전이금속 칼코게나이드 반도체 소재인 MoTe₂(몰리브덴 텔루라이드)와 WS₂(텅스텐 디설파이드)에도 동일하게 적용 가능함을 확인해, 특정 소재에 국한되지 않는 범용 2차원 반도체 접촉 공정 플랫폼으로 확장될 가능성을 보여줬다.
이효창 교수는 “이번 연구는 2차원 반도체 접촉저항의 난제를 공정-물리량 기반 제어라는 방식으로 해결한 사례로서, AI·우주·초저전력 반도체와 같은 차세대 응용 기술의 구현 시점을 앞당기는 데 의미가 있다”고 말했다.
논문 원문은 다음 링크에서 확인할 수 있다. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5c17260
반도체시스템전공 이효창 교수 연구실이 제69회 및 제70회 한국진공학회 정기학술대회에서 연구단체상을 비롯해 다수의 포스터발표상을 수상했다.
연구단체상은 학술대회에서 우수한 논문 발표 성과를 지속적으로 이어온 연구단체에 수여되는 상이다. 이효창 교수 연구실은 반도체 공정에서 핵심적인 역할을 하는 플라즈마 물성, 진단 및 공정 최적화 관련 연구를 활발히 수행해 왔기에, 그간의 학술적 기여도를 인정받아 이번 상을 수상했다.
연구실 소속 학생들의 개인 수상도 이어졌다. 제69회 하계 정기학술대회에서 우수 연구 결과를 발표한 대학원생에게 수여되는 '으뜸포스터발표상'에는 박사과정 박준형 학생과 석사과정 주혜진 학생이 나란히 이름을 올렸다. 박준형 학생은 반도체 공정에 활용되는 펄스 플라즈마 진단 및 장비 해석 연구를, 주혜진 학생은 반도체 공정 측정기술 개발 연구를 각각 발표해 우수성을 인정받았다.
제70회 동계 정기학술대회 '학부생포스터발표상'은 학사과정 심민경 학생과 최영재 학생에게 돌아갔다. 심민경 학생은 플라즈마 기반 몰리브덴 나노입자 형성 연구를, 최영재 학생은 시뮬레이션과 실험을 활용한 이온빔 최적화 연구를 주제로 발표해, 학부생으로서 가진 우수한 연구 역량을 입증하며 수상의 영예를 안았다.
이효창 교수 연구실은 반도체 공정 고도화를 위한 플라즈마 기반 핵심 기술 연구를 지속해 오고 있으며, 대학원생과 학부생이 함께 참여하는 연구 체계를 통해 단계별 연구역량을 축적해 왔다. 이번 수상은 이러한 연구 환경과 지도 성과가 학술적으로 평가받은 결과로, 향후 반도체 공정 진단 및 장비 해석 분야 연구의 확장에도 긍정적인 계기가 될 것으로 기대된다.