자연과학대학

본 연구실에서는 탄소나노튜브, 그래핀, 반도체나노선과 같은 새로운 나노물질을 활용한 나노소자의 제작 및 특성 분석과 원자힘현미경을 이용한 고분해능 나노측정에 관한 연구를 수행하고 있다.

• 나노소자의 제작 및 특성 분석

  탄소나노튜브, 그래핀, 반도체 나노선의 합성, 소자제작 및 전기,광학적 특성분석.
  나노트랜지스터, 화학/생명 센서, 나노광소자. 유연소자.
  반도체 소자제작 공정 및 전기/광학적 측정.

• 나노스케일 측정

  플라즈마 광진단을 위한 광시스템, 광소자 제작, 회절광학, 광정보처리 및 홀로그래피
  원자힘현미경 (Atomic Force Microscope)을 이용한 나노스케일 형상 및 전기적 특성 측정
  나노소자 내 전하 및 전압분포, 소자기능성 이미지 나노미터 영역에서의 물질합성, 공정개발, 소자 제작을 모두 수행
  탄소나노튜브(CNT), ZnO 나노막대(NR)/입자, TiO2나노선(NW)/입자, 그래핀, 양자점등을 다양한 물리/화학적 기법을 이용하여 합성하고 물성을 규명하며 전자/광전소자 제작에 활용
  합성/진공/박막/반도체 공정에 필요한 중요 장비들은 물론, 유기물 기반 광전 소자를 제작할 수 있는 제반 장비를 보유하고 있음.
  플라스틱 광전소자 구현에 필수적인 유연한 투명전도막을 단일(SW)/다중벽(MW) CNT, 그래핀, Ag NW 등으로 제작하는 공정기술을 자체 개발. 이 분야의 우리 기술 은 세계적 수준임.
  유기발광소자(OLED), 유기태양전지, 염료감응태양전지, 양자점 LED/하이브리드 태양 전지 등의 광전소자 제작 및 효율 향상 연구를 활발히 진행 중임
  광전소자 분야에서는 영국 런던의 Imperial college와 지속적으로 공동연구를 수행 중
  전계전자방출 소자 분야의 전문성을 인정받아 프랑스 국립연구기관인 LATMOS와 우주발사체 탑재용 질량분석기의 이온화 장치를 공동 개발하고 있음

자연계에 존재하는 수많은 파동 중에서 본 연구실에서는 주로 전자기파, 플라즈마파, 물질파, 수면파에 관심이 있다. 특히 매질의 공간적, 시간적 불균일성이 파동의 전파 특성에 어떤 영향을 미치는지가 주된 연구 토픽이다. 다양한 상황의 이론적 연구를 통해 지금까지 알려지지 않은 새로운 파동 현상을 찾는 것이 목표이다. 공간적 불균일성이 무질서한 경우에 나타나는 앤더슨 국소화 현상에 큰 관심이 있으며, 불균일성으로 인해 여러 종류의 파동이 상호 연결되어 변환하는 현상에도 많은 관심이 있다.

또한 표면파 현상과 각종 비선형 파동 전파 현상들도 주된 연구 대상이다. 응용 분야로는 선형, 비선형 광물질 및 광소자, 디랙 물질에서의 전자 수송 현상, 지구 및 태양 대기에서의 파동 변환 및 에너지 변환 현상, 쓰나미 등의 해양 수면파에서의 에너지 전파 등이 있다.

본 연구실에서는 저차원 나노물질의 합성 및 소자응용과 원자힘현미경을 이용한 기능성 나노스케일 측정 연구를 수행하고 있다.

• 나노소자 (Nanodevice)
  • 나노물질 합성 (탄소나노튜브, 그래핀, 2차원반도체)
  • 나노소자 응용(트랜지스터, 광센서, 유연소자)
• 나노측정 (Nanocharacterization)
  • 원자힘현미경 (Atomic Force Microscope) 활용
  • 나노스케일 전기적 특성 측정

본 연구실에서는 나노광학과 전하수송측정법을 융합한 나노광전현미경을 개발하여 나노 소자와 차세대 태양전지에 적용하고 국소적인 에너지 준위 및 전하동역학을 연구한다. 또한 테라헤르츠파 분광법을 이용하여 고전도성 탄소나노튜브와 그래핀 박막을 분석하고 플라즈모닉 소자를 개발한다.

• 나노광전영상 측정
  • 실시간 나노광전류 현미경 개발 및 탄소나노튜브/그래핀/나노선 광전특성분석.
  • 수용액 및 전해질 환경 나노소자의 실시간 광전특성 연구.
  • 펨토초 레이저를 이용하여 나노소자 내의 초고속 전하 수송특성 연구.
• 시분해 테라헤르츠파 분광측정
  • 고전도성 탄소나노튜브/그래핀박막 제작 및 테라헤르츠파 플라즈모닉 소자 응용연구.
  • 마이크로/나노구조를 이용한 고감도 바이오 분자 검출법 개발.

본 연구실에서는 극초단 광섬유 레이저 개발 및 관련 나노 광학소자에 관한 연구를 수행하고 있다.
최근 나노물질을 기반으로 다양한 파장 영역에서 동작하는 극초단 광섬유 레이저를 성공적으로 개발하여 이를 광 정밀계측, 첨단 레이저 가공에 응용하고자 하는 연구가 진행되고 있고 또한 나노물질 기반의 광집적 소자 개발에 관한 연구를 진행하고 있다.

• 극초단 광섬유 레이저 개발
  • 탄소나노튜브, 그래핀 기반의 포화 흡수체를 이용한 극초단 광섬유 레이저 개발.
  • 비선형 동역학 기반의 솔리톤 레이저 및 고출력 유사 솔리톤 광섬유 레이저 연구.
  • 국방 및 바이오 응용을 위한 적외선 영역 초광대역 광원 연구.
• 나노 광학 소자 개발
  • 그래핀 기반의 광대역 변조기 및 스위치 연구.
  • 비선형 광집적회로 기반의 광 메모리 소자 연구.

본 연구실에서는 나노구조 기반 기능성 유기 광/전 재료 및 소자의 설계, 제작, 물리적 특성 평가와 관련된 연구를 수행하고 있다.

• 나노구조 유/무기 재료
  • 유/무기 기능성 나노구조 설계, 제작 및 광/전 특성 평가.
  • 나노임프린트 리소그래피 방법을 이용한 표면 나노구조 제작 및 광/전 특성 분석.
  • 광/전 기능성 입자를 이용한 주기적인 나노구조 제작 및 특성 분석.
• 나노구조 기반 유기 광/전 소자
  • 새로운 기능성 액정 디스플레이/레이저 개발.
  • 고효율 organic distributed feedback (DFB) 레이저 개발.
  • organic light-emitting diode (OLED)의 광 추출 효율 향상.
  • organic solar cell의 에너지변환 효율 향상.

본 연구실은 top-down 나노공정기술과 광자결정, 표면플라스몬 같은 나노광학을 결합하여 새로운 광학소자를 개발하는데 초점을 맞추고 있다.
특히 바이오물질들에 상기 기술을 적용하는 새로운 시도를 통해 물리기반 광학소자가 바이오 분야에 활용될 수 있도록 하고 있다.

본 연구실에서는 복합 산화물 이종 구조에서 발생하는 독특한 전자적 상호작용(Electronic Interaction)과 그로 인해 발생하는 새로운 물리현상을 연구한다. 산화물의 구조를 원자 수준에서 제어하여 물성을 ‘디자인’하고, 이를 실제로 구현하기 위해 펄스 레이저 증착 기술 (Pulsed Laser Deposition)을 이용하여 고품질 단결정 산화물 박막을 성장시킨다. 정교하게 구현한 산화물 이종 구조에서 발생하는 다채로운 물리현상을 탐구하며, 이를 토대로 차세대 메모리, 멤리스터, 기능성 나노소자 및 에너지 소자 등을 개발하는 응용 연구를 함께 수행한다.

본 연구실은 기능성 나노 물질 및 소자를 연구/개발하는 연구실로서 반도체 트랜지스터, 메모리 등의 소자 뿐만 아니라 가스 센서, 광 센서 소자 등을 위한 핵심 물질을 개발하는 연구를 하고 있다. 이러한 기능성 소자를 초소형 소자, 투명한 소자 등의 형태로 개발하기 위해 원자레벨에서 물질을 조절할 수 있는 원자층 증착 기술 (Atomic Layer Deposition) 등을 활용하여 다양한 물질 및 소자를 개발하고 있다.

본 연구실에서는 강한 양자적 특성을 보이는 물질들을 계산 이론적으로 탐색하고 연구한다. 특별히 반도체 기반의 양자정보처리, 고전적인 한계를 뛰어넘는 양자 센서, 고효율 신재생 에너지 물질, 차세대 전자 소자 등에 활용 가능한 재료 플랫폼을 이론적으로 고안하고 그 미시적 성질을 예측하는 작업들을 수행하고 있다.

또한 본 연구실의 경우 실험 연구자들과의 협동 연구를 중요하게 생각한다. 본 연구실에서 얻어진 연구 결과의 실험적 검증 뿐만이 아니라 이해하기 어려운 실험 결과에 대한 이론적 이해 제공을 위해 외부 실험 그룹들과 다양한 공동 연구를 진행하고 있다.

본 연구실에서는 다양한 고체물질의 분광학적 특성에 대해서 연구합니다. 특히 정밀하게 제어가능한 합성법을 이용하여 다양한 구조의 원자 두께 이차원 물질을 합성하고, Raman spectroscopy, Photoluminescence 등의 분광학 기술을 이용한 새로운 물성 분석 기술을 개발합니다. 이를 이용하여 원자 두께 이차원 물질에서 나타나는 새로운 물리적 현상을 연구하고 더 나아가서 광학 소자로의 응용에 대해 연구합니다.

본 연구실에서는 빛과 조직의 상호작용(Light-Tissue Interaction)을 측정해 질병의 진단 및 치료에 활용할 수 있는 광학기술을 연구합니다. 질병의 진행과정에 따라 세포 및 조직 수준에서 형태 및 생화학 특징이 변화하고, 이는 궁극적으로 조직의 광학 특성(산란 및 흡수 등)을 변화시킵니다. 따라서 조직의 광학 특성을 정밀히 측정할 수 있으면 질병의 정확한 진단 및 효율적인 치료가 가능해집니다. 본 연구실에서는 특히 임상에서 사용할 수 있는 홀로그래피 영상(Holographic Imaging), 초분광 영상(Hyperspectral Imaging), 공간 주파수 도메인 영상(Spatial-Frequency Domain Imaging) 기법 및 광학계를 연구하고, 인공지능을 활용해 측정된 영상으로부터 광학 특성을 분석한 후 질병의 유무를 진단하는 영상처리 기법을 연구합니다.