본 연구실은 III-V, IV-IV, II-VI 계열의 나노와이어를 증기-액체-고체(VLS) 메커니즘을 이용하여 성장시키는 기술을 중점적으로 연구하고 있습니다. 이 과정에서 다양한 촉매와 성장 조건을 조절하여 나노와이어의 형태, 결정 구조, 그리고 조성을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 특히, 저융점 합금 촉매를 활용한 성장 조절, 복합촉매 및 polytypism 조절을 통한 이종접합 및 계층 구조 나노와이어의 제작에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 나노와이어의 성장 과정에서는 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD), 물리적 기상 수송(PVT), 이온빔 스퍼터링, 급속 열처리 화학 기상 증착(RTCVD) 등 다양한 첨단 증착 및 성장 기술이 활용됩니다. 성장된 나노와이어는 고해상도 전자현미경, X-선 회절, 광발광(PL), 딥 레벨 트랜지언트 분광(DLTS), 전기적 특성 측정 등 다양한 분석 장비를 통해 결정 구조, 결함, 조성, 광학적 및 전기적 특성을 정밀하게 평가합니다. 이러한 연구는 차세대 광전자 소자, 단일전자 소자, 양자점 레이저 다이오드, 고효율 태양전지 등 다양한 응용 분야에 직접적으로 연결됩니다. 나노와이어의 성장 메커니즘과 특성 분석을 통해 새로운 물리 현상을 규명하고, 고성능 반도체 소자 개발에 기여하고 있습니다.

연구실에서는 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 및 다양한 성장 기법을 이용하여 양자점, 양자우물, 양자선 등 다양한 양자구조를 성장시키고, 이들의 특성을 분석하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 자기 조립 양자점(self-assembled quantum dot), 양자선(quantum wire), 양자우물(quantum well) 구조의 성장 및 이종접합 구조의 제작에 대한 연구가 두드러집니다. 성장된 양자구조는 광발광, 전기적 특성, 결함 분석 등 다양한 방법으로 평가되며, 구조적·광학적 특성의 상관관계를 규명합니다. 이러한 양자구조는 단일전자 소자, 양자점 레이저, 고밀도 메모리 소자, 차세대 광전자 소자 등 첨단 반도체 소자에 응용될 수 있습니다. 연구실에서는 양자구조의 성장 조건, 계면 특성, 결함 제어, 밴드갭 엔지니어링 등을 통해 소자 성능을 극대화하는 방법을 모색하고 있습니다. 또한, 웨이퍼 융합(wafer fusion) 기술, 급속 열처리, 이온빔 보조 증착 등 다양한 공정 기술을 접목하여 새로운 소자 구조를 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 양자구조 기반 소자의 상용화와 집적화에 중요한 기초를 제공하며, 미래 정보통신, 광통신, 양자컴퓨팅 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌고 있습니다.

본 연구실은 반도체 박막 및 나노결정의 성장과 더불어, 이들의 물리적·광학적 특성 평가에도 중점을 두고 있습니다. 박막 성장에는 플라즈마 보강 화학 기상 증착(PECVD), 이온빔 어시스트 증착(IBAD), 분자빔 증착(MBD) 등 다양한 방법이 활용되며, 성장된 박막 및 나노결정의 구조적, 전기적, 광학적 특성을 정밀하게 분석합니다. 특히, 광발광(PL), 라만 분광, 딥 레벨 트랜지언트 분광(DLTS), 캐패시턴스-전압(C-V), 전류-전압(I-V) 측정 등 다양한 첨단 분석 장비를 활용하여, 결함, 도핑, 계면 특성, 밴드 구조 등을 규명합니다. 이러한 특성 평가를 통해 박막 및 나노결정의 성장 메커니즘을 이해하고, 최적의 성장 조건을 도출하여 소자 성능을 극대화할 수 있습니다. 또한, 산화물, 질화물, 실리콘 나노결정 등 다양한 소재의 박막 및 나노구조에 대한 연구도 병행하여, 차세대 메모리, 광센서, 고효율 발광 소자 등 다양한 응용 분야에 적용하고 있습니다. 이와 같은 연구는 반도체 물리의 근본적인 이해를 바탕으로, 새로운 소재 및 구조의 개발, 그리고 고성능 반도체 소자 구현에 필수적인 기반 기술을 제공하고 있습니다.