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조문호
Moon-Ho Jo
조문호 교수 연구실 (소자 재료 물리 연구실)은 (1) 원자 수준 크기의 반도체, 초전도체 등 나노 신물질의 에피 합성과 (2) 저차원 신물질에서의 광학적 또는 전기적 현상에 대해 연구하며, 나아가 (3) 이를 기반으로 새로운 광, 전자, 에너지 변환 소자 개발에 대해 연구한다.
Research Areas
Semiconductors and Quantum nanomaterials (반도체/양자나노소재)
소자 재료 물리 연구실은 2004년 포항공과대학교 신소재공학과에서 시작하였으며, 주요 연구 주제는 (1) “고품위의 저차원 물질의 합성”과 (2) 이를 기반으로 하는 “나노 소자 물리 현상 탐구”, (3) 나아가 “새로운 양자 소자의 플랫폼 개발”이라는 세 가지 연구 요소로 구분하며, 이들의 유기적인 통합 방법론을 견지한다.
반도체와 초전도체 등을 포함하는 전자 재료계에서의 전자 소자적 물리 현상의 발견은 이미 현대 정보 통신 문명의 기술적인 토대를 직접적으로 제공해왔고 또한 미래 산업에서 대량, 초고속의 정보 처리와 통신 기능으로의 패러다임 전환용 기술 발전에 기여할 수 있다. 여기에 미래 전자 재료 소자의 역할은 초소형화/초고성능/다기능화 요구에 직면하고 있다. 예를 들어, 생명과학 (생명과학 대상체의 정밀 검지와 실시간 진단 등), 환경 (영구 소모적인 천연 자원 개발의 최소화 등), 에너지 문제 (고효율 에너지 변환, 대체 에너지원 개발 등) 등을 포함하는 훨씬 다양한 문명적 요소 기술에서의 다양한 정보 연산/통신/통계 플랫폼으로서 가장 핵심적인 기제로서의 역할이 요구된다. 이는 정보 처리 등의 고전적 전자 소자 기능뿐 아니라, 빛과 열과 같이 전기 이외의 다양한 자극에 대해 민감하게 반응하는 기능을 필요로 한다. 전자 물질계에서의 전기-빛-열 간의 상호 반응은 고전적 주제이지만, 미래 문명적 요구 정도에 비해서는 아직도 더 새로운 현상의 발견과 이해를 필요로 하며, 따라서 원천 연구에서의 새로운 현상 발견을 통한 실질적인 공학적 근거의 확보가 매우 중요하다.
본 연구실에서는 “저차원 신물질 물리” 연구를 통해 이러한 중요한 과학적 문제 해결에 기여한다. 주요 연구 대상인 “원자층 이차원 재료계”는 (1) 이차원에서 나타나는 다양한 전자계의 대칭성과 강한 상관 작용의 양태가 매우 다양하고, (2) 현상의 발현을 비교적 용이하게 응용할 수 있는 대면적 물질계의 합성이 가능하다는 점에서 미래 신소재로서 연구의 가치가 크다. 따라서 이차원 물질계에서의 새로운 소자 현상 발견이라는 기초 연구 주제는 실질적인 응용 연구 주제로도 직접적으로 환원된다. 이러한 원차층 이차원 전자계에서의 대칭성과 강상 관계 연구에서 빛 또는 열 등과의 상호 반응 연구는 기존에 보고되지 않은 새로운 현상을 발현할 것으로 예측되어 오고 있으나, 전세계적으로 아직 구체적인 연구는 활발히 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구실에서의 이차원 물질계의 빛 또는 열 등과의 상호 반응 연구는 새로운 재료 물성 현상의 발견을 지향하며, 동시에 새롭고 구체적인 미래 기술로의 응용을 직접적으로 시사할 수 있다. 현재 본 연구실의 구체적인 중심 연구 주제는 “원자층 이차원 양자 물질 합성”, “대면적 원자층 전자 소자 물리”, “이차원 레이저 광원”, “이차원 메타 광학 물질”, “저차원 에너지 변환 소자” 등이 있다.
최근 대표 연구 업적
1. “Heteroepitaxial van der Waals semiconductor superlattices”, Submitted (2020)
2. “Reconfigurable doping of atomically thin van der Waals semiconductors by light colours”, Submitted (2020).
3. “Atomically thin three-dimensional van der Waals membrane semiconductors by wafer scale growth”, Science Advances, 5, eaaw3180 (2019).
4. “Programmable writing of monolithic integrated circuits on a two-dimensional van der Waals semiconductor”, Nature Electronics, 1, 512 (2018).
5. “Generation, transport, and detection of valley-locked spin photocurrent in WSe2-graphene–Bi2Se3 heterostructures”, Nature Nanotechnology, 13, 910 (2018).
6. “Coplanar semiconductor-metal circuitry defined on MoTe2 few-layer polymorphs via heteroepitaxy, Nature Nanotechnology, 12, 1064 (2017).
7. “Enhancement of the anisotropic photocurrent in ferroelectric oxides by strain gradients”, Nature Nanotechnology, 10, 972 (2015).
8. “Interlayer orientation dependent light absorption and emission in monolayer semiconductor stacks”, Nature Communications, 6, 7372 (2015).
9. “Near-field electrical detection of optical plasmons and signle-plasmon sources”, Nature Physics, 5, 475 (2009).
2. “Reconfigurable doping of atomically thin van der Waals semiconductors by light colours”, Submitted (2020).
3. “Atomically thin three-dimensional van der Waals membrane semiconductors by wafer scale growth”, Science Advances, 5, eaaw3180 (2019).
4. “Programmable writing of monolithic integrated circuits on a two-dimensional van der Waals semiconductor”, Nature Electronics, 1, 512 (2018).
5. “Generation, transport, and detection of valley-locked spin photocurrent in WSe2-graphene–Bi2Se3 heterostructures”, Nature Nanotechnology, 13, 910 (2018).
6. “Coplanar semiconductor-metal circuitry defined on MoTe2 few-layer polymorphs via heteroepitaxy, Nature Nanotechnology, 12, 1064 (2017).
7. “Enhancement of the anisotropic photocurrent in ferroelectric oxides by strain gradients”, Nature Nanotechnology, 10, 972 (2015).
8. “Interlayer orientation dependent light absorption and emission in monolayer semiconductor stacks”, Nature Communications, 6, 7372 (2015).
9. “Near-field electrical detection of optical plasmons and signle-plasmon sources”, Nature Physics, 5, 475 (2009).
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