김의태 연구실
충남대학교 신소재공학과
김의태 교수
MoS2
WS2
vertical heterojunction
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김의태 연구실
충남대학교 신소재공학과 김의태 교수
김의태 연구실은 전이금속 칼코제나이드와 산화물 나노구조를 중심으로 광촉매 및 광전기화학 수소생성 성능을 향상시키는 연구를 수행합니다. 특히 metal–organic chemical vapor deposition 기반 수직 나노시트 이종접합과 나노로드 도핑·표면 조절로 전하분리와 광흡수를 제어합니다. 동시에 고유전 비정질 불소화 탄소 게이트 유전층, TiN 전극 박막 공정, 금속-유기 하이브리드 2D 소재 및 2D 유기절연층을 활용한 MIS 소자 구조를 개발하여 장기 안정성을 확보하는 방향으로 기술을 축적합니다.
MoS2WS2vertical heterojunctionphotocatalytic hydrogenphotoelectrochemical water splitting
대표 연구 분야
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수직 정렬 TMD 이종접합 기반 광촉매/광전기화학 수소생성 연구
Vertical TMD Heterojunctions for Photocatalytic/Photoelectrochemical Hydrogen Generation
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나노로드 도핑·표면조절 기반 물분해 광전기화학 성능 향상 연구
Enhanced Photoelectrochemical Water Splitting via Nanorod Doping and Surface Modulation
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고유전 박막 및 2D 유기절연층 기반 MIS/전극 소자 공정 연구
MIS and Electrode Device Processing Using High-k Thin Films and 2D Organic Insulators
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 5
·
2025Enhanced Carrier Dynamics and Excitation of Optically Stimulated Artificial Synapse Using van der Waals Passivation Layers
Su-yeon Cho, Somnath S. Kundale, Junoh Shim, Sojeong Park, Hangil Kwak, Anh Vo Hoang, Eui‐Tae Kim, Sunkook Kim, Jun Hong Park
IF 7.8 (2025)
ACS Applied Materials & Interfaces
스파이크 지속시간 의존적 가소성과 스파이크 타이밍 의존적 가소성을 확인함으로써 장치가 입증되었다. 따라서 제안된 접근법은 뉴로모픽 컴퓨팅 기술을 발전시키는 유망한 방안을 제공한다.
https://doi.org/10.1021/acsami.4c12694
Materials science
van der Waals force
Excitation
Passivation
Chemical physics
Optoelectronics
Nanotechnology
Molecule
Quantum mechanics
Layer (electronics)
2
Article
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인용수 4
·
2025Dong‐Bum Seo, Jin Kim, Young Min Jo, Dong In Kim, Tae Gyeong Lim, Saewon Kang, Soonmin Yim, Sun Sook Lee, Eui‐Tae Kim, Ki‐Seok An
IF 14.1 (2025)
Energy & environment materials
풍부한 활성 가장자리 부위와 잘 설계된 이종구조를 결합한 나노구조를 구축하는 것은 광촉매 수소 생성의 효율을 향상시키는 효과적인 전략이다. 그러나 수직으로 서 있는 전이금속 칼코게나이드(TMD) 나노시트에 기반한 이종구조를 생성하기 위한 조절 가능한 접근법은 효율적인 수소 생산의 잠재력에도 불구하고 여전히 충분하지 않다. 본 논문에서는 수직 성장 TMD(MoS2 및 WS2) 나노시트로 구성된 이종접합을 갖는 효율적인 광촉매를 제시한다. 이러한 구조(WS2, MoS2 및 MoS2/WS2 이종구조)는 표면적을 확장하고 효과적인 광촉매 수소 진화를 촉진하는 조절 가능한 금속-유기 화학 기상 증착 방법을 사용하여 제작되었다. 수직 MoS2/WS2 이종구조는 향상된 광 흡수, 큰 비표면적, 그리고 적절하게 배열된 엇갈린(staggered) 이종접합의 시너지 효과에 의해 구동되어 수소 생성이 유의하게 향상되었다. 또한 광촉매 활성은 수직 나노시트의 크기와 밀도에 의해 상당한 영향을 받았다. 그 결과, 나노시트 크기를 조절한 MoS2/WS2 이종구조는 광촉매 수소 생성 속도(454.2 μmol h−1 cm−2)를 달성하였으며, 이는 WS2(225.6 μmol h−1 cm−2) 및 MoS2(207.2 μmol h−1 cm−2)보다 각각 2.02배 및 2.19배 더 높은 값이다. 따라서 제안된 전략은 광촉매 응용을 위한 가장자리-풍부(edge-rich) 나노시트를 갖는 엇갈린 이종접합을 설계하는 데 활용될 수 있다.
https://doi.org/10.1002/eem2.70055
Heterojunction
Photocatalysis
Chemical vapor deposition
Materials science
Hydrogen production
Hydrogen
Nanosheet
Nanotechnology
Chemical engineering
Nanostructure
3
Article
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인용수 17
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2024Edge-Rich 3D Structuring of Metal Chalcogenide/Graphene with Vertical Nanosheets for Efficient Photocatalytic Hydrogen Production
Dong‐Bum Seo, Yeong Min Kwon, Jin Kim, Saewon Kang, Soonmin Yim, Sun Sook Lee, Eui‐Tae Kim, Wooseok Song, Ki‐Seok An
IF 8.2 (2024)
ACS Applied Materials & Interfaces
본 연구는 광촉매 응용을 위한 가장자리가 풍부한 나노시트를 활용하여 수직 TMD/그래핀 이종구조의 3차원 구조화 가능성을 탐색하는 데 있어 유망한 접근 경로를 제시한다.
https://doi.org/10.1021/acsami.4c04329
Materials science
Photocatalysis
Chalcogenide
Graphene
Structuring
Hydrogen production
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Metal
Nanotechnology
Chemical engineering
최신 정부 과제
12
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1
2021년 3월-2025년 2월
|372,060,000원고효율 장기안정성 광전기화학 MIS 소자용 나노금속-유기 하이브리드 2D 신소재 개발
광전기화학 (photoelectrocatalytic: PEC) 반응을 통한 물분해 수소생성 시 변환효율이 낮고 산·염기 전해질의 수용액에서의 장기안정성 문제점을 극복할 신소재 및 소자 원천기술을 개발하고자 함 (그림 1). 이를 위해 (i) PEC 금속-절연막-반도체 (MIS) 소자에서 기존 금속-절연막의 기능을 획기적으로 개선할 금속나노입자-유기절연 2D...
광전기화학
MIS 소자
물분해 수소생성
2D 유기절연층
금속-유기 하이브리드 2D 소재
2
주관|
2020년 7월-2023년 2월
|1,333,000,000원반데르발스 접근법을 이용한 초미세 MOSFETs용 초고유전체 및 반도체 계면제어 연구
원자층 두께의 vdW 소재를 게이트 유전체/반도체 및 금속/반도체 계면에 직성장을 통해 형성하는 계면 엔지니어링을 통해 계면결함 제어 및 MOSFET 특성의 획기적 향상을 꾀하고자 다음 4가지 주제에 대한 공동연구를 진행.
vdW 소재 저온 직성장 공정기술개발
- 저온 열분해 전구체를 통한 원자 단층 vdW 소재의 결정성 제어 합성 및 기본물성 평가
- 계면특성이 제어된 vdW 소재 위 균일한 금속 및 절연막 증착 형성기술 확보
- vdW 소재의 MOSFET 소자 적용 및 기능성 부여 공정을 통한 응용성 확대
vdW 소재 기반의 금속/반도체 초박막 (sub-nm scale) swallow 접합 형성
- vdW 소재의 표면개질을 통한 기능성 부여
- 기능성이 부여된 vdW 소재를 활용한 금속/vdW/반도체 적층 및 접합특성 향상
vdW 접근법을 이용한 최적의 유전체/vdW/반도체 적층 계면구조 설계
- DFT modeling, STM/STS를 활용한 유전체/vdW/반도체 구조의 계면제어 연구
- 유전체/vdW/반도체 기반 MOSFET 소자 제작 및 특성 최적화
vdW 층상 구조 기반의 초고유전체 소재 개발
- PECVD법을 통한 high-k 탄화수소 박막 제조기술 확보 및 특성 연구
- Si 반도체에 탄화수소 박막을 직성장을 통한 MIS 소자 구현 및 특성 연구
- 할로겐 원소의 치환을 통한 초고유전체 구현과 MIS 공정 최적화
반도체
금속-절연막-반도체
반데르발스
게이트 유전체
직성장
표면처리
계면제어
MOSFET
3
주관|
2020년 6월-2021년 5월
|100,000,000원플라즈몬과 그래핀과의 이종접합 효과를 배가한 이차원 Sn(S,Se)2 나노시트의 고효율 광전기화학전지
본 과제는 2D Sn(S,Se)2/그래핀 이종접합에 금속나노입자의 플라즈몬 효과를 배가해 광흡수 및 광여기 캐리어 전송을 극대화하고, 광전기화학(PEC) 전지 효율 향상을 노림.
연구 목표는 플라즈몬 금속나노입자 코팅을 포함한 그래핀 위 2D Sn(S,Se)2 수직 정렬 구조에서 ① 광흡수·촉매 비표면적 증대, ② 전자-정공 분리·전송 효율 향상, ③ 계면 접촉저항 손실 최소화 구현, ④ 그래핀/2D SnS2/금속나노입자 다중접합 최적화 달성임. 기대 효과는 저온 수직성장 부재로 미개척이던 제조·PEC 특성 연구 기반 확보 및, 전기화학 배터리·field-effect transistor·광전소자 응용 확장과 큰 파급효과임.
광전기화학
물분해
SnS2
그래핀
플라즈몬
최신 특허
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비정질 탄화수소 박막의 패시베이션에 의한 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법
상태
등록출원연도
2023출원번호
1020230050060고유전 비정질 불소화 탄소 박막 게이트 유전층을 갖는 반도체 소자 및 그 제조방법
상태
등록출원연도
2022출원번호
1020220116331고유전 비정질 불소화 탄소 박막을 이용한 커패시터, 그 제조방법 및 이를 이용한 반도체
상태
등록출원연도
2022출원번호
1020220116333