Research Overview

โ€‹๊ด‘์ „์ž๋‚˜๋…ธ์†Œ์žฌ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์˜ ์—ฐ๊ตฌ๋Š” ํฌ๊ฒŒ ์„ธ ๊ฐ€์ง€๋กœ ๋‚˜๋ˆ„์–ด ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ฒซ์งธ๋กœ, ์Šต์‹ํ™”ํ•™ํ•ฉ์„ฑ(Wet chemistry)์„ ํ†ตํ•ด ๋ฐ˜๋„์ฒด ์†Œ์žฌ๋ฅผ ๋‚˜๋…ธ๋ฏธํ„ฐ ํฌ๊ธฐ๋กœ ํ•ฉ์„ฑํ•˜๊ณ  ์ด์˜ ์กฐ์„ฑ, ํ˜•ํƒœ, ๋‚˜๋…ธ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ œ์–ดํ•จ์œผ๋กœ์จ ๊ด‘์ „์ž์†Œ์ž์˜ ๊ธฐ๋ณธ ๊ตฌ์„ฑ์š”์†Œ๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค (Thrust 1). ๋‘˜์งธ๋กœ, ๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž์˜ ํ‘œ๋ฉดํ™”ํ•™(Surface chemistry)์„ ์ œ์–ดํ•˜๊ณ  ์œ -๋ฌด๊ธฐ ๋ณตํ•ฉ์ฒด๋ฅผ ์ œ์ž‘ํ•จ์œผ๋กœ์จ ๋‚˜๋…ธ์†Œ์žฌ์˜ ๊ณต์ •์ ํ•ฉ์„ฑ ๋ฐ ์ถ”๊ฐ€์ ์ธ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ๋ถ€์—ฌํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค (Thrust 2). ์…‹์งธ๋กœ, ์ด์ƒ์˜ ๋‚˜๋…ธ์†Œ์žฌ๋ฅผ ๊ณ ํšจ์œจ์˜ ๊ด‘์ „์ž์†Œ์ž(Optoelectronic devices)๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ์†Œ์ž์ œ์ž‘๊ณต์ •์„ ๊ณ ์•ˆํ•˜๊ณ  ์ด์˜ ๊ด‘/์ „๊ธฐ์  ํŠน์„ฑ์„ ๋‹ค๋ฐฉ๋ฉด์—์„œ ์ ‘๊ทผํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค (Thrust 3). ์ด์ƒ์˜ ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ์—ฐ๊ตฌ๋ฐฉํ–ฅ์€ ์†Œ์žฌ์™€ ์†Œ์ž ์ธก๋ฉด์—์„œ ๊ฐ๊ฐ์˜ ๋…๋ฆฝ์„ฑ๊ณผ ์ „๋ฌธ์„ฑ์„ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ์ง€๋งŒ, ์ด๋“ค์„ ์œ ๊ธฐ์ /์ƒํ˜ธ๋ณด์™„์ ์œผ๋กœ ์œตํ•ฉํ•ด ์ตœ์ข…์ ์œผ๋กœ ์šฐ์ˆ˜ํ•œ ๊ด‘์ „์ž์†Œ์ž๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ณธ ์‹คํ—˜์‹ค์˜ ์ตœ์ข…์ ์ธ ๋ชฉํ‘œ๋กœ ์‚ผ๊ณ  ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

Thrust 1. Wet chemistry of semiconductor nanocrystals (NCs)

๋ฐ˜๋„์ฒด๋ฅผ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๋Š” ์–‘์ด์˜จ(์˜ˆ: Cd) ๋ฐ ์Œ์ด์˜จ(์˜ˆ: Se) ๋ฐ˜์‘์ „๊ตฌ์ฒด, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๊ณ„๋ฉดํ™œ์„ฑ์ œ(์˜ˆ: 1๊ฐ€ ์•„๋ฏผ, ์นด๋ฅด๋ณต์‹ค์‚ฐ, ์ธ์‚ฐํ™”ํ•ฉ๋ฌผ ๋“ฑ)๋ฅผ ํ˜ผํ•ฉํ•œ ๋’ค ๊ณ ์˜จ์—์„œ ๋ฐ˜์‘์‹œํ‚ค๋ฉด (์˜ˆ: ์„ญ์”จ 200๋„ ~ 300๋„) ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์ˆ˜ ๋‚˜๋…ธ๋ฏธํ„ฐ์—์„œ ์ˆ˜์‹ญ๋‚˜๋…ธ๋ฏธํ„ฐ์— ์ด๋ฅด๋Š” ๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž๋ฅผ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐ˜์‘์กฐ๊ฑด์„ ์กฐ์ ˆํ•จ์— ๋”ฐ๋ผ ๊ทธ ํฌ๊ธฐ์™€ ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ์™ผ์ชฝ์—์„œ ๋ณด๋Š” ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด ์ž์œ ์ž์žฌ๋กœ ์ œ์–ดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋งŒ๋“ค์–ด์ง„ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฌผ์€ ์ฃผ๋กœ ์šฉ์•ก์ƒ์— ๋ถ„์‚ฐ๋˜์–ด ์žˆ์œผ๋ฉฐ ์‹ค์ œ ์‘์šฉ์„ ์œ„ํ•œ ์ •์ œ, ํ‘œ๋ฉด์ฒ˜๋ฆฌ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๋ฐ•๋ง‰๊ณต์ • ๋“ฑ์„ ๊ฑฐ์น˜๊ฒŒ ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž์˜ ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ํŠน์ • ์ˆ˜์ค€ ์ดํ•˜๋กœ ์ž‘์•„์ง€๋ฉด(์˜ˆ: ์—‘์‹œํ†ค ๋ณด์–ด ๋ฐ˜์ง€๋ฆ„), ๊ดด์ƒ์—์„œ๋Š” ๊ด€์ธก๋˜์ง€ ์•Š๋Š” ์ƒˆ๋กœ์šด ํ˜„์ƒ์ด ๋ฐœ๊ฒฌ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ฆ‰ ์ด์˜ ๋ฐด๋“œ๊ฐญ(Band gap, ์ „์ž๊ฐ€๋ ์™€ ์ „๋„๋  ์‚ฌ์ด์˜ ๊ฐ„๊ฒฉ)์ด ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์ž‘์•„์งˆ์ˆ˜๋ก ์ฆ๊ฐ€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Š” '์–‘์ž๊ตญํ•œํšจ๊ณผ (Quantum confinement effect)๋กœ ์•Œ๋ ค์ ธ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž์˜ ๋…ํŠนํ•œ ์„ฑ์งˆ ์ค‘ ํ•˜๋‚˜์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ํ˜„์ƒ์„ ํ™œ์šฉํ•˜๋ฉด, ํ•˜๋‚˜์˜ ์†Œ์žฌ๋กœ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋ฐ”๊ฟ”๊ฐ€๋ฉฐ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ƒ‰์ƒ์˜ ๋น›์„ ๋งŒ๋“ค์–ด๋‚ด๋Š” ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž๋ฅผ ์†์‰ฝ๊ฒŒ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด์™€ ๊ฐ™์€ ์žฅ์ ์„ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ, ๊ตฌํ˜•์˜ ๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž(๋˜๋Š” ์–‘์ž์ , quantum dots)๋ฅผ ์ฐจ์„ธ๋Œ€ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ๋˜๋Š” ์กฐ๋ช…์˜ ๊ด‘์†Œ์žฌ๋กœ ๋„์ž…ํ•˜๋ ค๋Š” ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ํ•™๊ณ„ ๋ฐ ์‚ฐ์—…๊ณ„์—์„œ ํ™œ๋ฐœํžˆ ์ด๋ฃจ์–ด์ง€๊ณ  ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์šฐ๋ฆฌ ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์€ ์ด์ƒ์˜ ๊ธฐ์ดˆ ์›๋ฆฌ๋ฅผ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ ๊ณ ํšจ์œจ, ๊ณ ์ƒ‰์ˆœ๋„, ํ™˜๊ฒฝ์นœํ™”์ ์ธ ์ฐจ์„ธ๋Œ€ ๋ฐœ๊ด‘์ฒด๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๋Š” ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Thrust 2. Surface/interface chemistry

 ๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž๋Š” ๊ทธ ์ž์ฒด๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ์ด์˜ ํ‘œ๋ฉด์„  ๊ธฐ๋Šฅ์„ฑ ์œ ๊ธฐ๋ฌผ ๋˜๋Š” ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ๊ณผ ์œตํ•ฉํ•จ์œผ๋กœ์จ ๋‹ค์–‘ํ•œ ํŠน์„ฑ์„ ์ถ”๊ฐ€์ ์œผ๋กœ ๋ถ€์—ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ทน์„ฑ/๋ฌด๊ทน์„ฑ, ์ „๋„์„ฑ/๋น„์ „๋„์„ฑ์˜ ๋ถ„์ž ๋˜๋Š” ๊ณ ๋ถ„์ž๋ฅผ ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž ์ƒ์— ๊ฒฐํ•ฉํ•จ์œผ๋กœ์จ ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž ์ž‰ํฌ์˜ ์ ๋„์™€ ์šฉ๋งค๋ฅผ ์ œ์–ดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ์ด๋“ค์„ ๋ฐ•๋ง‰์œผ๋กœ ๋งŒ๋“ค์—ˆ์„ ๋•Œ์˜ ๊ด‘ํ•™์ /์ „๊ธฐ์  ํŠน์„ฑ ๋˜ํ•œ ์ž์œ ์ž์žฌ๋กœ ์กฐ์ ˆํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

Thrust 3. Device fabrication and characterization

๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž๋Š” ๋น›์„ ํก์ˆ˜ํ•ด์„œ ์ „๊ธฐ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค๊ฑฐ๋‚˜ ์ „๊ธฐ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๋น›์„ ๋งŒ๋“œ๋Š” ๋“ฑ ๋น›์—๋„ˆ์ง€์™€ ์ „๊ธฐ์—๋„ˆ์ง€๊ฐ„์˜ ์ƒํ˜ธ๋ณ€ํ™˜์ด ์š”๊ตฌ๋˜๋Š” ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋ถ„์•ผ์— ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋Œ€ํ‘œ์ ์ธ ๊ฒƒ์ด ๊ตฌํ˜• ๋ฐ˜๋„์ฒด ๋‚˜๋…ธ์ž…์ž์ธ '์–‘์ž์ ์„ ์ด์šฉํ•œ ์ „๊ธฐ๋ฐœ๊ด‘์†Œ์ž ๋ฐ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ๊ธฐ์ˆ '์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์–‘์ž์ ์„ ์ฝ”์–ด/๊ป์งˆ๊ตฌ์กฐ(core/shell heterostructures)๋กœ ์ œ์ž‘ํ•ด ํšจ์œจ์„ ๋†’์ด๊ณ  ์ด๋ฅผ ์ „ํ•˜์ฃผ์ž…์ธต ๋ฐ ์ „ํ•˜์ „๋‹ฌ์ธต ์‚ฌ์ด์— ์‚ฝ์ž…ํ•˜๋ฉด ์ „๊ธฐ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•ด ๋น› ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์–‘์ž์  ์ฝ”์–ด์˜ ํฌ๊ธฐ์™€ ์กฐ์„ฑ์„ ์ •๋ฐ€ํžˆ ์ œ์–ดํ•จ์œผ๋กœ์จ ์šฐ๋ฆฌ๋Š” ๊ธฐ์กด ๊ธฐ์ˆ ์—์„œ ๋ฏธ์ฒ˜ ๋‹ฌ์„ฑํ•˜์ง€ ๋ชปํ–ˆ๋˜ ๋งค์šฐ ์ˆœ์ˆ˜ํ•œ ์ , ๋…น, ์ฒญ์ƒ‰์„ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ์ด๋ฅผ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๋ฅผ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๋Š” ํ”ฝ์…€์— ๋„์ž…ํ•จ์œผ๋กœ์จ ์ฐจ์„ธ๋Œ€ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜๋Š” ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ƒ‰๊น”์˜ ์–‘์ž์ ์„ ์„ž์–ด ๋ฐฑ์ƒ‰๊ด‘ ์กฐ๋ช…์„ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๊ฑฐ๋‚˜, ๋น›์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ์ž์™ธ์„  ๋Œ€์—ญ์œผ๋กœ ์˜ฎ๊ฒจ ๋งค๋‹ˆํ์–ด ๊ฑด์กฐ, ์„ธ๊ท  ๋ฐ•๋ฉธ๋“ฑ์— ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ž์™ธ์„  ์กฐ๋ช…๋„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

์–‘์ž์ ์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ์ฐจ์„ธ๋Œ€ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๋Š” ์–ด๋–ค ์žฅ์ ์ด ์žˆ์„๊นŒ์š”? ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๊ฐ€ ๋งŒ๋“ค์–ด ๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ƒ‰์ฑ„๋Š” ์‚ผ์›์ƒ‰์˜ ์กฐํ•ฉ์œผ๋กœ ๊ฒฐ์ •๋˜๋ฉฐ, ์‚ผ์›์ƒ‰์ด ์ˆœ์ˆ˜ํ• ์ˆ˜๋ก ๋งŒ๋“ค์–ด ๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ƒ‰์ƒ์˜ ์กฐํ•ฉ์ˆ˜๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์–‘์ž์ ์€ ๊ธฐ์กด ํ˜•๊ด‘์ฒด ๋Œ€๋น„ ์•„์ฃผ ์šฐ์ˆ˜ํ•œ ์ƒ‰์ˆœ๋„๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ ํ•œ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๋Š” ๋ณด๋‹ค ์‚ฌ์‹ค์ ์ด๊ณ  ์ƒ๋™๊ฐ ๋„˜์น˜๋Š” ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๋ฅผ ๋งŒ๋“ค์–ด ๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. 

โ€‹

๊ด‘์ „์ž๋‚˜๋…ธ์†Œ์žฌ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์—์„œ ์ฐจ์„ธ๋Œ€ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ์†Œ์žฌ์™€ ๊ธฐ์ˆ ์„ ์—ฐ๊ตฌํ•ด๋ณด์„ธ์š” :)โ€‹

Optoelectronic Nanomaterials Laboratory (ONL)

Department of Energy Science (DoES), Sungkyunkwan University (SKKU)
Natural Sciences Campus, Seobu-ro 2066, Jangan-gu, Suwon 16419, Gyeonggi-do, Republic of Korea

  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon
  • Google+ Social Icon