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김정한 연구실
동아대학교 신소재공학과 김정한 교수
전기화학 바이오센싱
액체금속 하이드로젤
자가치유 전도성 복합재
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김정한 연구실

동아대학교 신소재공학과 김정한 교수

김정한 연구실은 저차원 반도체 및 나노재료를 합성·박막화하고 소자 성능을 평가하는 연구를 수행합니다. 2D 재료 성장, porous 버퍼 기반 이종에피택시, 초박막 및 자유막 제작을 통해 광검출 및 전기 스위칭 특성을 확보합니다. 또한 전기화학 기반 전극 제조와 주사 전기화학 현미경 핵심기술로 저차원 소재의 전기화학적 분석을 지원합니다. 액체금속 입자를 복합한 열응답성 자가치유 하이드로젤을 설계하여 가역적 전기 스위칭을 구현하며, 머신비전 기반 미세조직 계측과 박막 코팅·반도체 패키징 공정 개발을 병행합니다.

전기화학 바이오센싱액체금속 하이드로젤자가치유 전도성 복합재2D MoS2 박막이종에피택시
대표 연구 분야
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친환경 카본 파이버-금 나노입자 기반 전기화학 바이오센싱 전극 연구 thumbnail
친환경 카본 파이버-금 나노입자 기반 전기화학 바이오센싱 전극 연구
Eco-friendly carbon fiber–gold nanoparticle electrochemical biosensing electrode research
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액체금속 입자 복합 PNIPAM 하이드로젤의 가역 전기 스위칭 및 자가치유 연구 thumbnail
액체금속 입자 복합 PNIPAM 하이드로젤의 가역 전기 스위칭 및 자가치유 연구
Liquid metal–embedded PNIPAM hydrogel for reversible electrical switching and self-healing research
연구 분야 상세보기
저차원 반도체 박막·자유막 및 나노구조 기반 광·전기 소자 연구 thumbnail
저차원 반도체 박막·자유막 및 나노구조 기반 광·전기 소자 연구
Low-dimensional semiconductor thin films and free-standing membranes for optoelectronic and switchin
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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 2
·
2025
Centimeter-Scale Ultrathin Platinum Monosulfide Films with Large Negative Temperature Coefficient of Resistance for Deformable Visible-to-Mid-Infrared Photodetectors
Sang Sub Han, Mashiyat Sumaiya Shawkat, Changhyeon Yoo, Chung Won Lee, Justin Cao, Jin Hee Lee, Ki‐Young Lee, Tania Roy, Jung Hwa Seo, Jung Han Kim, Yeonwoong Jung
IF 7.8 (2025)
ACS Applied Materials & Interfaces
내열계수 저항(temperature coefficient of resistance, TCR)에 대한 것이다. 이러한 중적외선(mid-IR) 광응답성의 근본 기작은 자외선 광전자 분광법(ultraviolet photoelectron spectroscopy, UPS) 특성화를 통해 규명된 바와 같이, PtS 박막의 밴드갭 내 상태(midgap states)가 매개하는 중력(bolometric) 효과에 의해 구동되는 캐리어 여기(carrier excitations)에 기인한다. 또한 기계적 변형에 불변인 광응답성을 활용하여, 변조된 조명 및 게이팅 조건 하에서 이방향(biaxial)으로 늘어날 수 있는 PtS/PI 포토트랜지스터를 시연한다. 본 연구는 특이한 기능과 구성으로 이루어진 차세대 포토전자 소자를 위한 초박막 반도체의 기회를 제공할 것으로 기대된다.
https://doi.org/10.1021/acsami.4c16559
Materials science
Photodetector
Infrared
Temperature coefficient
Centimeter
Optoelectronics
Platinum
Scale (ratio)
Composite material
Optics
2
Article
|
·
인용수 0
·
2024
Wafer-Scale Freestanding Monocrystalline Chalcogenide Membranes by Strain-Assisted Epitaxy and Spalling
Changhyeon Yoo, Han-Kyun Shin, Sang Sub Han, Seohui Lee, Chung Won Lee, Yujin Song, Tae‐Sung Bae, Seung Jo Yoo, Justin Cao, Jung Han Kim, Hyo‐Jong Lee, Hee-Suk Chung, Yeonwoong Jung
IF 9.1 (2024)
Nano Letters
자유 지지(freestanding) 형태의 단결정 칼코게나이드 박막은 유연 위상변화 메모리(PCM)와 같은 고급 전자소자에서 매우 필요하다. 그러나 이들 박막은 성장 및 박리(delamination) 문제로 인해 대규모(스케일러블) 제조가 어렵다. 본 연구에서는 단결정 게르마늄 텔루라이드(GeTe) 막의 웨이퍼 스케일 에피택셜 성장과, 유연 기판에 대한 결정론적 통합을 가능하게 하는 실행 가능한 전략을 보고한다. GeTe 박막은 텔루화(tellurization) 반응을 통해 Ge 웨이퍼 위에서 에피택셜하게 성장되며, 이 과정에서 GeTe/Ge 계면을 따라 구속된(confined) 전위(dislocation)가 형성된다. 이후, 성장된 박막은 응력-집중 전위를 활용하는 변형률(스트레인) 공학 기반 박리(spalling) 방법에 의해, 웨이퍼 스케일 구조적 무결성을 보존한 채로 웨이퍼로부터 박리해 낸다. 또한 이러한 웨이퍼 에피택시와 박리 접근법의 범용성은 게르마늄 셀레나이드(GeSe)와 같은 다른 칼코게나이드 막의 제조로까지 확장된다. 이들 물질은 자유 지지 형태에서도 위상변화에 의해 구동되는 전기적 스위칭 특성을 나타내며, 유연 PCM 기술에 있어 전례 없는 기회를 열어준다.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03127
Monocrystalline silicon
Materials science
Epitaxy
Chalcogenide
Wafer
Membrane
Spall
Nanotechnology
Optoelectronics
Composite material
3
Article
|
·
인용수 7
·
2024
A highly conductive, robust, self-healable, and thermally responsive liquid metal-based hydrogel for reversible electrical switches
Joo Hyung Lee, Ji Eun Hyun, J.-S. Kim, J.-S. Kim, Jungin Yang, Huanan Zhang, Hyunchul Ahn, Sohee Lee, Jung Han Kim, Jung Han Kim, Taehwan Lim
IF 5.7 (2024)
Journal of Materials Chemistry B
본 연구는 체적 전환을 통해 전기적 성질을 향상시킨 열반응성 스마트 하이드로겔을 제시한다. 이러한 진전은 중합 과정에서 다중스케일 액체금속 입자(LMPs)를 PNIPAM 하이드로겔에 통합함으로써 구현되었으며, 그로 인해 하이드로겔은 탈팽윤 상태에서 입자 고유의 탄성과 전기전도성을 활용할 수 있다. 기존의 전도성 첨가제와 달리 LMPs는 PNIPAM 하이드로겔에 매우 일관된 체적 전환 비율을 부여하여 전기적 스위칭을 현저히 향상시킨다. 이는 중합 중 LMPs의 핵생성 효과가 최소화되고, 압축 시 폴리머 하이드로겔 내부의 공극(vacancies)과 유사하게 액체와 같은 거동을 보이기 때문으로 설명된다. PNIPAM/LMP 하이드로겔은 6.1자릿수(orders of magnitude)에 이르는 전례 없는 전기적 스위칭을 보이며, 가장 높은 수준의 전기적 스위칭을 나타낸다. 일부 LMPs가 병합되고 팽윤된 상태에서 전도성이 증가하는 현상이 발생하더라도, 반복적인 팽윤/탈팽윤 사이클 이후에도 하이드로겔은 4.5자릿수 이상의 전기적 스위칭을 일관되게 유지하며, 이는 현재까지도 가장 높은 기록이다. 포괄적인 측정 결과, 이 하이드로겔은 견고한 기계적 성질, 조직과 유사한 압축 탄성률, 생체적합성 및 자가치유 능력을 갖는 것으로 확인되었다. 이러한 특성들로 인해 PNIPAM/LMP 하이드로겔은 장기간 이식 가능한 바이오전자소자를 위한 이상적인 후보가 되며, 역동적인 인체 조직과의 기계적 불일치를 해결하는 방안을 제공한다.
https://doi.org/10.1039/d4tb00209a
Materials science
Electrical conductor
Polymerization
Biocompatibility
Electrical resistivity and conductivity
Self-healing
Self-healing hydrogels
Smart material
Composite material
Swelling
최신 정부 과제
4
과제 전체보기
1
2024년 10월-2028년 12월
|4,533,741,000원
48V급 발열 내구성을 갖는 투명한 금속 박막코팅 복합재 개발
기존의 전면 유리와 동일한 가시광 투과 성능을 유지할 수 있는 48V급 고내구성이 확보된 투명 박막코팅 소재 개발 [면저항 0.7Ω/sq 이하, 광투과율 70% 이상의 투명 발열코팅 기술]
자동차 앞유리용 발열유리
다층박막코팅
박막 설계
박막코팅 내열성
스퍼터링 코팅
2
2024년 5월-2029년 1월
|4,586,000,000원
차세대 2.1D 반도체 패키지용 L/S 2㎛/2㎛급 수직 적층형 미세기판 개발
1. L/S≤2㎛ 급 미세회로 형성 공정기술 개발2. 미세비아 가공 및 필링 기술 개발 - 층간 연결 비아/패드 직경 10/30㎛3. 미세회로 형성을 위한 절연체 평탄화 기술 개발 : 400x500mm 기판 대응 - 평탄화 균일도 7% 이하4. 대면적 고밀도 미세기판 개발 - 기판크기 : 250x250mm 이상 - 층수 : 6층 이상 ...
반도체 패키지기판
유기물 기판 인터포져
재배선층
칩렛패키지
미세회로
3
주관|
2023년 4월-2025년 5월
|443,489,000원
AI 기반의 시편 미세조직 이미지의 입도 계측 자동화 및 물성 예측 시스템
본 과제는 AI(인공지능) 기술을 활용하여 재료 시편의 미세한 조직 이미지를 자동으로 분석하고, 이를 통해 입자의 크기(입도 계측)를 측정하며 재료의 물리적 특성(물성 예측)을 예측하는 시스템을 개발하는 연구임. 이는 기존에 사람이 육안으로 판단하던 과정을 자동화하여 정확성과 효율성을 높이는 것을 목표로 함. 연구 목표는 AI 기반의 입도 계측 자동화 시스템 구축 및 미세조직 이미지와 강종별 특성 분석 기반을 마련하는 데 있음. 이를 위해 미세조직 이미지 전처리 필터 기술, AutoEncoder를 활용한 노이즈 제거 기술, 간섭 흔적 전처리용 AI 솔루션 통합 개발, 입도 계측값 레이블링 툴 개발, 그리고 미세조직 이미지 회귀분석 인공 신경망 모델 개발을 추진함. 핵심 연구 내용은 강종 및 공정별 미세조직 이미지의 특성을 분석하여 비정형 데이터와 강종 특성 간의 상관관계를 파악하고 신경망 개발 방향을 설정하는 것임. 또한, 미세조직 이미지에 최적화된 edge detection 및 edge 강화 필터, Grain boundary를 유지하면서 노이즈를 효과적으로 제거하는 AutoEncoder 아키텍처를 개발함. 간섭 흔적 전처리용 AI 솔루션을 통합하고, 현업 오퍼레이터가 사용 가능한 입도 계측값 레이블링 툴을 개발하며, 비정형 데이터를 통한 입도 계측 인공 신경망 모델을 개발하는 것임. 기대 효과는 Packing 이후 발생하는 제조 품질 클레임을 최소화하고 비용을 절감하며, 담당자의 육안 입도 판단을 균일화하는 것임. 또한, 특수강 물성 분석에 대한 표준적인 AI 품질 시험 절차를 마련하고, 입도 계측 부정확으로 인한 고객 불만 및 매출 감소 우려를 해소하여 매출 효과를 증대시킴. 시편 전처리 시간 및 비용 절감, 입도 관련 이미지 데이터 확보를 통한 기술 고도화 기반 마련, 샘플링 작업 횟수 절감 및 공정 시간 단축, 물성 시험 전처리 과정 개선을 통한 상당한 비용 절감 효과가 예상됨.
인공 신경망
이미지
물성예측
제강
머신비전
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2023단차피복성이 개선된 고체산화물 연료 전지용 분리판의 제조방법1020230162025
등록2023다공성 구조를 갖는 구리박의 제조방법1020230090820
등록2023파이프의 표면개질을 위한 전해도금장치1020230012672
전체 특허

단차피복성이 개선된 고체산화물 연료 전지용 분리판의 제조방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230162025

다공성 구조를 갖는 구리박의 제조방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230090820

파이프의 표면개질을 위한 전해도금장치

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230012672