마이크로/나노 집적 시스템 연구실은 마이크로/나노공정과 나노테크놀로지, 바이오테크놀로지, 전기화학과의 연결고리 역할을 하는 다양한 학제간 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구 방향에 따라 저희 연구실은 새로운 미세/나노 시스템 개발을 위한 모델링, 설계, 제작, 테스트를 포함한 모든 필수 연구를 하고 있습니다. 또한, 연구실 구성원들은 반도체 및 MEMS(미세전자기계 시스템) 장치 제작에 사용되는 첨단 미세 제작 기술을 배우고, 그들만의 혁신적인 장치를 개발하고 있습니다.

본 연구실에서는 C-MEMS(탄소 MEMS)로 알려진 독특한 제작 기술이 주로 장치 개발에 활용됩니다. C-MEMS 공정은 3D로 패터닝된 폴리머 구조를 열분해 하여 탄소 구조로 변환함으로써 복잡한 형태의 탄소 구조체를 제작할 수 있습니다. 열분해 과정에서는 부피가 90% 이상 크게 감소하여 복잡한 1차원 탄소 구조를 웨이퍼 스케일로 제작이 가능합니다. 열분해된 탄소의 전기적, 열적 전도도, 다공성, 형태와 같은 재료 및 기하학적 특성은 폴리머 패터닝 및 열분해 조건 조정을 통해 제어할 수 있여서 탄소 마이크로/나노 구조를 장치의 골격 또는 센서 전극으로 적용하여 새로운 센서 장치를 개발할 수 있습니다.

이러한 저희 연구는 초저전력 가스 센서, 고선택성 고민감도 FET 바이오센서 및 전기화학적 바이오센서, 빠른 응답 속도의 온도 및 습도 센서, 나노유체 장치의 개발로 이어져 오고 있습니다. 또한 기계 학습을 통해 단일 센서 기반의 스마트 다중 가스 센서(E-nose)도 개발했습니다. 더불어 개발된 장치의 실용화를 위해 센서 패키징 기술도 연구하고 있습니다.
The MNIS lab is dedicated to interdisciplinary research, bridging micro/nano fabrication with nanotechnology, biotechnology, and electrochemistry. Our lab conducts all necessary studies for developing novel micro/nanosystems, including modeling, design, fabrication, and testing. Lab members learn advanced microfabrication technologies used in the production of semiconductor and MEMS (microelectromechanical systems) devices and innovate their own novel devices.
A unique fabrication technique, known as C-MEMS (Carbon MEMS), is primarily utilized for device development. In C-MEMS, pre-patterned polymer structures are converted into carbon structures through pyrolysis, resulting in significant volume reduction. This reduction enables simple wafer-level fabrication of 1D carbon structures from micrometer-scale polymer structures. The material and geometric properties of pyrolyzed carbon, such as electrical and thermal conductivity, porosity, and topography, can be controlled by adjusting the polymer patterning and pyrolysis processes. Through the process optimization, the resulting carbon micro/nanostructures serves as device backbones or sensor electrodes, leading to the development of novel sensor devices.
Our research has led to the development of ultralow power gas sensors, highly selective and sensitive FET biosensors and electrochemical biosensors, fast-response temperature and humidity sensors, and nanofluidic devices. Moreover, we have developed a smart multiplex gas sensor (known as E-nose) based on a single sensor thorough machine learning. We also study sensor packaging technologies to facilitate the practical application of our developed devices.