○ 최종 목표: 플라즈모닉 하이브리드 구조를 활용하여 유기 고분자 동적 메타표면의 파장 범위 한계를 극복하고 가시광 영역에서 동작하는 동적 유기 메타표면을 개발한다.○ 세부 목표(1) 유기물 기반 플라즈모닉 하이브리드 구조 연구: 수평(한국) 및 수직(중국) 구조 분석(2) 비등방성을 갖는 유기물 나노구조의 평면-내(in-plane) 및 평면-외(out-o...

본 연구과제는 높은 전도도의 단결정 전도성 고분자 나노안테나 배열 구조를 제작하는 원천기술을 개발하고, 이를 활용하여 가시광 영역에서 전기적으로 조절이 가능한 고성능 가변 메타표면 광소자를 구현하는 것을 최종 목표로 함.

가시광-근적외선 영역 투과, 반사, 광발광의 위상공간 및 실공간 분광 이미지 측정이 가능한 첨단 시스템을 구축하고 이를 활용하여 다음과 같은 장비 활용 수월성 연구를 수행함.1. 강한 공진기-엑시톤 결합을 활용한 유기 분자 물질 기반 근적외선 광원 개발2. 단결정 전도성 고분자 기반 고성능 동적 유기 플라즈모닉 메타표면 구현3. 엑시토닉 유기 나노안테나의 ...

(1) 대전된 준입자-폴라리톤 구현 및 광학적 특성 연구 다양한 대전된 준입자-광학 모드 조합을 테스트하여 성공확률을 높인다. 대전된 준입자로는 상대적으로 큰 결합에너지를 갖는 이차원 물질의 트라이온이나 유기 물질의 폴라론을 테스트하고 광학 모드로는 파브리-페로 공진기나 분산 브래그 반사경, 플라즈모닉 구조를 테스트한다. 화학적, 정전기적, 전기화학적 도핑 제어를 통해 상온에서 관측되는 대전된 준입자를 최적화한다. 상온에서 대전된 준입자를 정전기적, 화학적, 전기화학적 제어를 통해 높은 진동자 세기를 유지하면서 낮은 에너지 흩어지기를 갖도록 제어한다. FDTD 광학 전산 모사를 통해 트라이온/폴라론과 짝을 이뤄 강한 결합을 할 수 있는 가장 적합한 광학 모드를 효율적으로 선별한다. 최적화된 조합을 실험적으로 구현하고 그 광학적 특성(PL, 흡수, 반사 등)을 분석한다. 도핑을 이용하여 준입자 밀도를 바꾸면서 강한 결합의 능동적 조절을 연구한다. (2) 강한 빛-물질 결합이 도핑에 미치는 영향 연구 도핑이 준입자의 수를 조절해서 강한 결합에 영향을 미친다면, 반대로 강한 결합도 새롭게 형성된 폴라리톤 에너지 레벨에 의해서 도핑에 영향을 미칠 수 있다. 도핑 과정은 전하 전달(charge transfer) 과정이므로 이 과정은 물질과 불순물(dopant)의 전자친화도와 이온화 에너지에 큰 영향을 받는 열적으로 활성화되는 과정(thermally activated process)이다. 강한 결합을 이용하면 물질의 새로운 폴라리톤 에너지 레벨이 형성되어 물질의 전자친화도와 이온화 에너지가 변하게 되고 이는 도핑 과정에 영향을 줄 것이라 기대된다. 전자 전달이 강한 결합에 의해서 받는 영향을 연구하고 특히 강한 결합 하에서 도핑이 촉진 또는 억제되는지를 광학적/전기적으로 분석한다. (3) 하이브리드 폴라리토닉 소자 구조를 이용한 전하 수송 특성 연구 전계 효과 트랜지스터 구조나 전기화학 트랜지스터 구조를 통해 강한 결합을 능동적으로 제어할 수 있는 소자 구조를 제작해서 한 소자 내에서 강한 결합 및 약한 결합의 영향을 동시에 연구한다. 이는 선행연구를 통해 실현 가능함이 입증되었다. 전기적 특성을 측정할 수 있는 소자 채널에서 현미경 분광기를 이용하여 강한 빛-물질 결합을 광학적으로 동시 측정할 수 있는 구조를 만든다. 대전된 준입자-폴라리톤의 밀도 및 외부 전기장의 세기와 전하 수송 특성 간의 상관관계를 파악한다. 저온 수송 특성 연구를 동반하여 대전된 폴라리톤의 수송 메커니즘을 규명한다. 트랜지스터 소자 구조를 넘어, 이를 기본으로 한 다양한 고급 논리회로를 구현한다.