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Smart Film Lab (Chang Lab)
서울시립대학교 물리학과 장영준 교수
MBE
RHEED
ARPES
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

Smart Film Lab (Chang Lab)

서울시립대학교 물리학과 장영준 교수

스마트박막실험실(Chang Lab)은 서울시립대학교 물리학과에 소속된 연구실로, 양자 소재 및 기능성 박막의 합성과 전자구조 연구를 중심으로 활발한 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 칼코겐화물, 산화물, 2차원 반도체 등 저차원계 신소재의 성장 및 특성 분석을 통해, 기존 소재가 갖지 못한 새로운 물리적 현상과 응용 가능성을 탐구합니다. 특히, 분자빔 에피택시(MBE), 스퍼터링, 화학기상증착(CVD) 등 다양한 박막 성장법을 활용하여, 원자 단위의 두께 제어와 결정상 조절이 가능한 고품질 박막을 제작하고 있습니다. 연구실은 합성된 박막의 전자구조 및 물리적 특성을 첨단 분석 장비(광전자분광, ARPES, XPS, 라만, 엘립소메트리, XRD, AFM 등)를 통해 정밀하게 측정합니다. 이를 통해 금속-절연체 전이, 강상관계, 자성, 초전도성, 위상전이 등 저차원계에서만 나타나는 다양한 양자 현상을 규명하고, 소재의 기능성 향상 및 새로운 응용 기술 개발에 기여하고 있습니다. 또한, 실시간 성장 모니터링 및 머신러닝 기반 데이터 분석을 도입하여, 소재 합성의 자동화와 최적화, 신소재 발굴에도 앞장서고 있습니다. 본 연구실은 2차원 반도체 및 에너지 응용 소재의 개발에도 주력하고 있습니다. 대면적 2차원 전이금속 칼코겐화물(TMDs), 투명 전도성 산화물(TCO/TSO) 등 에너지 및 정보기술 분야에서 요구되는 고성능 소재를 합성하고, 전자구조, 결함, 계면 특성, 광학적 특성 등을 다각도로 분석합니다. 이를 바탕으로 차세대 반도체 소자, 투명 전극, 고효율 태양전지, 메모리 소자 등 다양한 응용 분야로의 확장 가능성을 모색하고 있습니다. 스마트박막실험실은 국내외 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 실질적인 기술 이전과 산업화에도 기여하고 있습니다. 또한, 차세대 과학자와 산업개발 인력 양성을 목표로, 협조적이고 적극적인 연구 분위기 속에서 학생 및 연구원들의 성장과 혁신을 지원합니다. 이러한 노력은 인류에 기여하는 존경받는 연구실이 되기 위한 실천의 일환입니다. 궁극적으로 본 연구실은 첨단 양자 소재 및 기능성 박막 연구를 통해, 기초과학의 발전과 미래 산업을 선도할 혁신적 소재 및 소자 기술 개발에 앞장서고 있습니다. 이를 통해 대한민국 과학기술의 발전과 글로벌 경쟁력 강화에 기여하고자 합니다.

MBERHEEDARPESSTM2D TMDC
대표 연구 분야
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ML 기반 RHEED 분석을 통한 2D TMDC 에피 성장 모드 규명 연구 thumbnail
ML 기반 RHEED 분석을 통한 2D TMDC 에피 성장 모드 규명 연구
Machine-Learning-Assisted RHEED Analysis for 2D TMDC Epitaxial Growth Mode Discovery
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 2
·
2025
In‐Plane Anisotropy in van der Waals NiTeSe Ternary Alloy
Nguyễn Hữu Lâm, Tae Gyu Rhee, S KIM, Byoung Ki Choi, Duy K. Hoang, Ganbat Duvjir, Younghun Hwang, Jaekwang Lee, Young Jun Chang, Jungdae Kim
IF 14.1 (2025)
Advanced Science
Abstract The anisotropic properties of materials profoundly influence their electronic, magnetic, optical, and mechanical behaviors and are critical for a wide range of applications. In this study, the anisotropic characteristics of Ni‐based van der Waals materials, specifically NiTe 2 and its alloy NiTeSe, utilizing a combination of comprehensive scanning tunneling microscopy (STM), angle‐resolved photoemission spectroscopy (ARPES), and density functional theory (DFT) calculations, are explored. Unlike 1T‐NiTe 2 , which exhibits trigonal in‐plane symmetry, the substitution of Te with Se in NiTe 2 (resulting in the NiTeSe alloy) induces a pronounced in‐plane anisotropy. This anisotropy is clear in the STM topographs, which reveal a distinct linear order of charge distribution. Corroborating these observations, ARPES measurements and DFT calculations reveal an anisotropic Fermi surface centered at the point, which is notably elongated along the k y direction, leading to directional variations in in‐plane carrier velocities. Consequently, the Fermi velocity is highest along the k x direction where the linear charge distribution aligns in real space and is lowest along the k y direction. These findings offer valuable insights into the tunability of anisotropic properties in ternary transition metal dichalcogenide systems, highlighting their potential applications in the development of anisotropic electronic and optoelectronic devices.
https://doi.org/10.1002/advs.202410549
van der Waals force
Ternary operation
Alloy
Materials science
Ternary alloy
Anisotropy
Plane (geometry)
Condensed matter physics
Thermodynamics
Physics
2
Article
|
·
인용수 5
·
2025
A synergetic oxide-chalcogenide heterostructure in metallic two-dimensional VSe 2 for the hydrogen-evolution reaction
Hyuk Jin Kim, Yonghyuk Lee, Hyo Won Seoh, Tae Gyu Rhee, Yeong Gwang Khim, Seung‐Chul Choi, Yoon-Kyung Seo, Gyungtae Kim, Ki-Jeong Kim, Aloysius Soon, Young Jun Chang
IF 9.2 (2025)
Journal of Materials Chemistry A
The catalytic properties of metallic VSe 2 films are controlled by surface oxidation. Improvement of surface water interaction is validated by both ambient-pressure X-ray photoemission spectroscopy and theoretical calculations.
https://doi.org/10.1039/d5ta00991j
Chalcogenide
Heterojunction
Oxide
Materials science
Metal
Hydrogen
Optoelectronics
Nanotechnology
Chemical engineering
Metallurgy
3
Erratum
|
인용수 0
·
2023
Correction: Investigation of the mechanism of the anomalous Hall effects in Cr2Te3/(BiSb)2(TeSe)3 heterostructure
Seong Won Cho, In Hak Lee, Youngwoong Lee, Sang‐Heon Kim, Yeong Gwang Khim, Seung‐Young Park, Younghun Jo, Junwoo Choi, Seungwu Han, Young Jun Chang, Suyoun Lee
IF 13.4 (2023)
Nano Convergence
The interplay between ferromagnetism and the non-trivial topology has unveiled intriguing phases in the transport of charges and spins. For example, it is consistently observed the so-called topological Hall effect (THE) featuring a hump structure in the curve of the Hall resistance (Rxy) vs. a magnetic field (H) of a heterostructure consisting of a ferromagnet (FM) and a topological insulator (TI). The origin of the hump structure is still controversial between the topological Hall effect model and the multi-component anomalous Hall effect (AHE) model. In this work, we have investigated a heterostructure consisting of BixSb2-xTeySe3-y (BSTS) and Cr2Te3 (CT), which are well-known TI and two-dimensional FM, respectively. By using the so-called minor-loop measurement, we have found that the hump structure observed in the CT/BSTS is more likely to originate from two AHE channels. Moreover, by analyzing the scaling behavior of each amplitude of two AHE with the longitudinal resistivities of CT and BSTS, we have found that one AHE is attributed to the extrinsic contribution of CT while the other is due to the intrinsic contribution of BSTS. It implies that the proximity-induced ferromagnetic layer inside BSTS serves as a source of the intrinsic AHE, resulting in the hump structure explained by the two AHE model.
https://doi.org/10.1186/s40580-023-00360-y
Ferromagnetism
Condensed matter physics
Physics
Hall effect
Heterojunction
Spins
Topological insulator
Topology (electrical circuits)
Scaling
Magnetic field
최신 정부 과제
16
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1
2020년 4월-2022년 12월
|149,080,000
뉴로몰픽 시냅스 어레이 적용을 위한 크로스포인트 선택소자 임계전압 조절기술 개발
본 과제는 chalcogenide 기반 선택소자를 활용해 3D 크로스 포인트 어레이에서 신뢰성 높은 스위칭을 구현하고, 누설전류를 줄이는 동작기구를 찾는 연구임. 연구 목표는 임계전압 tunable 선택소자의 threshold switching 신뢰성 및 공정기술 최적화와 aiMD·Boltzmann transport 기반 고온/이론 switching 분석이며, 핵심 연구 내용은 AC pulse test로 switching time·endurance 평가, 1S-1R 및 5 x 5 3D 크로스 포인트 공정 최적화, 전극계면/결함의 local defect·conductance noise 분석과 비선택소자 누설 억제용 어레이 동작기구 제안임. 기대효과는 고선택비(selectivity)와 임계전압 조절기구 정립을 통해 read margin 개선 가능함.
칼코게나이드
선택소자
임계전압 조절
제일원리밀도 범함수 이론 계산
열안정성
2
2020년 4월-2022년 12월
|154,060,000
뉴로몰픽 시냅스 어레이 적용을 위한 크로스포인트 선택소자 임계전압 조절기술 개발
본 과제는 Te 기반 chalcogenide 선택소자의 threshold switching 특성을 조절해, 누설 전류를 줄이고 임계전압을 원하는 값으로 맞추는 선택소자 제작 및 분석 연구임. 연구 목표는 VTH tunability 1V, VH tunability 0.5V, Selectivity 10^3, endurance 10^9 달성을 위한 dopant 영향 및 계면 특성 규명임. 연구 내용은 N, Bi, Sb 등 도핑과 Ag/Cu 전극, amorphous/crystalline phase, chalcogenide alloy, lithography·공정 최적화로 trap states·trap compensation(Ag doping)을 분석함. 또한 밀도 범함수 이론 계산과 XPS/UPS/Optical spectroscopy·PL/TEM 통해 결함 생성 에너지, charge transfer, 일함수 변조를 계면 모델로 해석함. 기대 효과는 계면 및 도핑으로 VTH·VH shift 가능성과 VTH·VH 조절 기구를 확정해 소자 성능 향상에 기여하는 정임
칼코게나이드
선택소자
임계전압 조절
제일원리밀도 범함수 이론 계산
열안정성
3
2020년 4월-2022년 12월
|115,545,000
뉴로몰픽 시냅스 어레이 적용을 위한 크로스포인트 선택소자 임계전압 조절기술 개발
본 과제는 Te 기반 chalcogenide 선택소자를 탐색·제어해 임계전압을 조절하는 기술을 연구하는 과제임. 주관기관 연세대학교와 참여기관 서울시립대학교는 물질 탐색부터 결정성 분석, 적층 구조 기반 제어까지 수행함. 연구 목표는 chalcogenide 기반 선택소자 물질의 선별과 물성 예측 및 선택소자 임계전압 제어기술(조성 최적화, 적층 구조) 확보임. 핵심 연구 내용은 Materials Project, OQMD, NOMAD 기반 스크리닝과 DFT 계산으로 stoichiometry 조절 결함 생성 에너지·전자구조·밴드 구조 예측, RF co-sputtering 증착 특성 최적화, SQS로 다원계 alloy 조성 설계, multi stack/metal stack 형성으로 VTH 조절 기구 연구임. 기대 효과는 고속연산 스크리닝 기반 후보군 선별, PVD 증착 조건 확보, 적층 구조 변화에 따른 VTH 조절 및 조성-스위칭 특성 확보임.
칼코게나이드
선택소자
임계전압 조절
제일원리밀도 범함수 이론 계산
열안정성
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2024새로운 실리콘 반도체 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 실리콘 반도체1020240110659
등록2023박막 평가 방법1020230191849
공개20232차원 물질 성장에서 머신 러닝을 통해 RHEED 비디오 신호를 처리하는 방법과 장치, 그리고 이의 기록매체1020230073681
전체 특허

새로운 실리콘 반도체 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 실리콘 반도체

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240110659

박막 평가 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230191849

2차원 물질 성장에서 머신 러닝을 통해 RHEED 비디오 신호를 처리하는 방법과 장치, 그리고 이의 기록매체

상태
공개
출원연도
2023
출원번호
1020230073681
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
상용화가능
상온 구동 2D 스핀트로닉스 소재 기술
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원자단위제어
AI 기반 원자단위 박막 성장 및 실시간 분석
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차세대메모리
뉴로모픽 컴퓨팅용 선택소자(Selector) 핵심 기술
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글로벌역량
글로벌 방사광가속기 기반 극한물성 분석 역량
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반도체소자
2D 반도체 이동도 저하 없는 저온 도핑 기술
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기초핵심기술
2차원 소재 전하밀도파(CDW) 제어 및 상전이 연구
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