이지훈 교수 연구팀, 3D 플라즈모닉 금나노 구조물 ‘형질 변환 성장법’ 개발

- JCR 카테고리 랭킹 2위 과학전문지 저널 커버 논문 선정 -

 
본교 이지훈 교수(전자공학과) 연구팀은 전자공학과 이명옥 박사과정 연구원(제 1저자)과 함께 다양한 플라즈모닉 금 (Au) 나노 구조물의 질화갈륨 기판상에서 열탈수 현상 성장 매개 변수의 체계적인 관리와 표면 자유에너지 최소화의 조합 효과를 이용하여, 다양한 형태의 금나노 구조물을 성장할 수 있는 ‘형질 변환 성장법’을 개발하는데 성공했다. 이지훈 교수 연구팀은 본 연구를 통해 3D 금나노 구조물의 질화갈륨 기판상에서 초기 성장단계 비밀을 밝혀내, 3D금나노 입자 및 나노구조물의 보다 효율적인 성장 및 제어가 가능해져, 관련 산업 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.

금나노 구조물은 우수한 광전자적 특성을 가지는 나노 물질로서, 플라즈모닉 (Plasomonic) 효과를 활용하여 각종 광전자 소자의 효율향상, 특성 최적화 및 감도 향상 등의 우수성을 나타내고 있어, 각종 광전자 소자 및 센서 등의 분야에서 널리 사용 되고 있다. 금나노 구조물은 LED, 쏠라쎌, 레이저 다이오드, 에너지 추출 응용 (energy-harvesting applications), 전력전자 소자 (power electronic devices) 및 압전기 등 다양한 분야에 응용이 가능하다. 다양한 용도의 원하는 광전자 소자 응용 및 효율향상, 특성 최적화 및 감도 향상 등을 위해서는 다양한 환경에서의 금나노 입자 및 나노구조물 성장에 따른 크기, 형태, 밀도 등에 대한 정밀한 제어 특성이 요구된다.

연구팀은 금 나노 입자 및 나노 구조물의 질화 갈륨 기판상에 성장 난제를 극복하기 위하여 펄스 레이즈 증착법에 의해 진공 플라즈마 이온 코팅 챔버하에서 금 입자를 자발 형성하는 방법에 있어서, 열탈수 현상 성장 매개 변수의 체계적인 관리와 표면 자유에너지 최소화의 조합 효과를 이용하여 질화갈륨 기판상 금 입자 및 나노 구조물 성장 제어방법을 제안하고 실험적으로 증명 하였다.

이번 연구의 연구진은 Ming-Yu Li (박사과정, 광운대 ？ 제 1저자), Mao Sui (박사과정, 광운대), Puran Pandey (박사과정, 광운대), Quan-zhen Zhang (석사과정, 광운대), Sundar Kunwar (박사과정, 광운대), Gregory. J. Salamo (교수, U of Arkansas, 미국) and Jihoon Lee (교수, 광운대 - 교신저자)이며, 미국 알칸소대 Salamo 교수팀과 공동 연구로 진행 되었다.

이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 선도연구센터 (ERC) 및 일반연구자 지원사업과 광운대학교의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 과학전문지 CRYSTENGCOMM지 5월 10일자 온라인 판에 저널 커버로 선정되었고, “Precise Control of Configuration, Size and Density of Self-assembled Au Nanostructures on 4H-SiC (0001) by Systematic Variation of Deposition Amount, Annealing Temperature and Duration”의 제목으로 게재되었다. (JCR CRYSTALLOGRAPHY 카테고리 랭킹 2위, 평균 Impact Factor 4.043)