신소재 개발 응집물질물리학 분야를 포함한 현대물질과학 기술의 화두는 새로운 물성 창조를 위한 신소재의 디자인과 소재 육성이라 할 수 있다. 미국, 유럽, 일본 등의 선진국에서는 첨단 신소재의 지속적인 확보와 탐색에 막대한 지원을 계속하고 있으며, 대학을 비롯한 연구기관 등은 지속적으로 그 기술을 발전시켜왔다. 본 연구실에서 진행하고 있는 연구는 미래 신소재 개발이라는 목표 아래 크게 세 가지로 구분된다.
첫째는 구리 단결정 박막을 초평탄면으로 만드는 연구를 수행한다. 표면 물리학이라는 분야는 있지만 물질이 초평탄면을 이룰 경우 어떤 물리적 현상이 더 나타날지를 다루지는 않는다. 초평탄물리학은 금속내 자유전자들이 초평탄한 표면에서 scattering 하지 않고 반사되면서 매우 큰 coherency를 유지하면서 생기는 현상들을 말한다. 구체적으로는 전자의 ballistic conduction, phonon의 ballistic conduction, 금속내에서 hole-carrier-dominant transport 등의 특이한 거동들을 관찰할 수 있다.
둘째는 oxidation physics 이다. 산화는 조절이 불가하기 때문에 tensor 량 혹은 vector 량이라고 할 수 없다. 그러나 이를 제어할 수 있고 vectorize 할 수 있다면 oxidation을 물리적 량이라 할 수 있다. 산화를 원천적으로 막는 것과 산화를 고온에서도 차단하는 것, 산화를 두께별로 진행하도록 해서 통제하는 방법, 국부적 산화를 유도하며 p type 반도체를 만드는 방법 등이 이에 속한다.
셋째는 단결정 박막의 성장과 관련된 실질적 기술 개발과 이론이다. 박막은 필수적으로 hetero 기판상에서 성장되기 때문에 기판과 물질 간의 격자 불일치를 배제하고 생각할 수 없다. 여기서 twin boundary (TB)는 필수적으로 생기지만 TB는 물성에 크게 영향을 주지 않기 때문에 grain boundary (GB)의 형성을 최소화하여야 한다. 초기 박막 성장과정에서 핵형성과 박막으로 연결되는 과정등을 매우 자세히 이해하고 나면 기타 Ag, Ni 등 다양한 금속들을 초평탄면을 갖는 완벽한 박막으로 성장할 수 있다.
첫째는 구리 단결정 박막을 초평탄면으로 만드는 연구를 수행한다. 표면 물리학이라는 분야는 있지만 물질이 초평탄면을 이룰 경우 어떤 물리적 현상이 더 나타날지를 다루지는 않는다. 초평탄물리학은 금속내 자유전자들이 초평탄한 표면에서 scattering 하지 않고 반사되면서 매우 큰 coherency를 유지하면서 생기는 현상들을 말한다. 구체적으로는 전자의 ballistic conduction, phonon의 ballistic conduction, 금속내에서 hole-carrier-dominant transport 등의 특이한 거동들을 관찰할 수 있다.
둘째는 oxidation physics 이다. 산화는 조절이 불가하기 때문에 tensor 량 혹은 vector 량이라고 할 수 없다. 그러나 이를 제어할 수 있고 vectorize 할 수 있다면 oxidation을 물리적 량이라 할 수 있다. 산화를 원천적으로 막는 것과 산화를 고온에서도 차단하는 것, 산화를 두께별로 진행하도록 해서 통제하는 방법, 국부적 산화를 유도하며 p type 반도체를 만드는 방법 등이 이에 속한다.
셋째는 단결정 박막의 성장과 관련된 실질적 기술 개발과 이론이다. 박막은 필수적으로 hetero 기판상에서 성장되기 때문에 기판과 물질 간의 격자 불일치를 배제하고 생각할 수 없다. 여기서 twin boundary (TB)는 필수적으로 생기지만 TB는 물성에 크게 영향을 주지 않기 때문에 grain boundary (GB)의 형성을 최소화하여야 한다. 초기 박막 성장과정에서 핵형성과 박막으로 연결되는 과정등을 매우 자세히 이해하고 나면 기타 Ag, Ni 등 다양한 금속들을 초평탄면을 갖는 완벽한 박막으로 성장할 수 있다.