Lab intro

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광반도체 (나노-바이오-포토닉스) 연구실에서는 고체 상태인 반도체 및 금속 물질로 나노 구조체를 만들어 이를 광학적인 연구기법을 응용하여 나노-바이오 분야의 융합연구를 수행하고 있다.

일반적으로 반도체, 금속, 유전체 그리고 이들의 복합체로 구성된 다양한 나노 구조와 빛과의 상호 작용을 연구하는 분야를 '나노 포토닉스'라고 하며, 이 중 특별한 형태로 만들어진 반도체 나노 구조를 이용하여 삼차원적으로 양자역학적 구속을 받는 양자점 구조를 만들면 이 양자점들이 불연속적인 에너지 구조와 독특한 물성을 갖게 되는데, 이와 같이 고체 상태에서 양자화된 빛을 생성하고 제어하여 양자 광학적인 현상을 연구하는 것(양자 포토닉스)이 연구실의 핵심 기술이다. 이러한 다양한 나노 구조와 분석 기술을 이용하여 바이오 생체 물질을 높은 감도와 해상도로 센싱, 이미징, 조작하는데 활용함으로써 반도체 제작부터 분석기술 개발, 응용에 이르기까지 전과정의 연구를 다루고 있다. 본 연구실에서는 나노-포토닉스 기술과 나노-광학 및 바이오 광기술을 상호 보완적으로 결합한 융합 기술을 이용하여 이들 분야를 상호 보완적으로 발전시킬 뿐만 아니라 새로운 기능성과 시장을 창출하기 위한 방법과 기존의 나노-바이오-광학 기술의 한계를 극복하고, 새로운 기능성을 갖는 (functionalized) 나노-바이오 영상화 기술 및 신기능성 나노-바이오-포토닉스 소자를 개발하기 위하여 나노 포토닉스와 나노 바이오 광학 분야의 기술을 시너지적으로 활용하는 방법을 연구하고 있다.

반도체 구조 제작과 분석을 위한 PL, PL excitation, photoreflectance, micro-PL, ultrafast time-resolved PL, Hall effect, I-V, C-V 등의 다양한 연구장비들을 보유하고 있어 만들어진 시료를 반도체 소자로 직접 제작하여 효율, 특징 등을 분석하고 응용할 수 있으므로 이론뿐 아니라 실습까지 경험 가능하다.

최근 기존의 백열등과 형광등을 대체할 수 있는 고효율 친환경 광소자를 만들기 위한 광반도체 연구들이 활발히 진행되고 있다. 고품질 반도체 성장과 나노공정 기술의 발달에 힘입어 반도체에서 양자 광학적인 현상을 실험적으로 관측할 수 있게 되면서 상온에서 작동하고 전기로 쉽게 구동되며 초소형으로 소자화가 가능한 저차원 반도체 기반의 양자 포토닉스 시대가 열리고 있는 것이다. 연구실에서 다루는 반도체와 광학 분야는 활용범위가 매우 넓기 때문에 학계, 연구소, 산업계 등 다양한 진로 선택이 가능하며, 특히 양자 포토닉스 분야는 새로운 학문 분야를 만들어가는 단계로 대학과 연구소의 진로가 용이할 뿐만 아니라 메모리 반도체, 디스플레이, 자동차, 스마트 조명 등 산업 전반에서 활발히 쓰이므로 산업계의 투자가 적극적이다.

연구실은 반도체 및 금속 나노 구조체 제작, 극미세 초고속 광특성 분석, 바이오 포토닉스 분야로 나뉘어져 있으며 원하는 연구 분야를 선택할 수 있다. 서로 신뢰하고 토론, 협력하는 상생적인 경쟁 분위기의 연구실 문화를 조성하기 위하여 소그룹별 회의와 저널 클럽을 자체적으로 운영하고 있으며, 미국 UC 버클리, 예일대, 프랑스 CNRS 등 국제적 연구 그룹을 포함한 외부 연구실과의 공동 연구를 수행하고 있으므로 폭넓은 연구 감각을 익힐수 있다. 연구실은 KI 빌딩과 자연과학동 물리학과 건물에 위치하고 있으며, 2011년부터 KAIST LED 연구센터를 개소하여 운영하고 있다.