조용훈 연구실
전기및전자공학부 조용훈
조용훈 연구실은 반도체 나노구조 및 양자광학 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖춘 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 III-질화물(III-nitride) 계열을 중심으로 한 다양한 반도체 나노구조(양자점, 양자선, 양자우물 등)의 성장, 제어, 그리고 이들을 기반으로 한 차세대 양자광원 및 고효율 광소자 개발에 집중하고 있습니다.
특히, 위치 제어가 가능한 단일 양자점, 3차원 구조체(피라미드, 나노로드, 마이크로로드 등), 그리고 플라즈모닉 구조와의 결합을 통해 실온에서 동작 가능한 단광자 광원, 고효율 LED, 레이저, 광센서 등 다양한 광소자를 구현하고 있습니다. 집속이온빔, 나노패터닝, 화학적 에칭 등 첨단 나노가공 기술을 융합하여, 소자의 집적도와 효율을 극대화하고, 양자정보통신 및 집적형 양자포토닉스 회로 개발에도 앞장서고 있습니다.
또한, 연구실은 마이크로 LED, 백색 LED, 자외선(UV) LED, 메타표면 기반 색변환층, 플라즈모닉 나노구조 등 혁신적인 소자 구조를 제안하고, 실용화 및 상용화를 위한 공정 기술 개발에도 힘쓰고 있습니다. 반도체 광소자의 효율 저하(드룹) 현상, 표면 플라즈몬 공명, 스트레인 공학, 결함 제어 등 소자 성능을 좌우하는 다양한 물리적 현상에 대한 심층 분석과 최적화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 양자정보통신, 양자컴퓨팅, 차세대 디스플레이, 고성능 광센서, 바이오이미징 등 다양한 첨단 응용 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다. 국내외 유수 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 실용화 및 상용화 연구도 활발히 진행 중이며, 다수의 특허와 논문, 국제학술대회 발표, 산학협력 프로젝트를 통해 연구성과를 확산하고 있습니다.
연구실은 반도체 물리, 광학, 나노과학, 재료공학 등 다양한 학문적 배경을 가진 연구자들이 모여 융합적이고 창의적인 연구를 수행하고 있습니다. 학생 및 연구원들은 첨단 장비와 연구 인프라를 바탕으로, 기초과학부터 응용기술까지 폭넓은 연구 경험을 쌓을 수 있으며, 국내외 학술대회 및 산학협력 프로젝트 참여를 통해 글로벌 연구역량을 키우고 있습니다.
조용훈 연구실은 앞으로도 반도체 나노구조 및 양자광학 분야의 혁신적인 연구를 지속적으로 선도하며, 차세대 양자광원 및 고효율 광소자 개발을 통해 미래 정보통신, 디스플레이, 센서, 바이오 등 다양한 산업 분야의 발전에 기여할 것입니다.
반도체 나노구조 기반 양자광원 및 포토닉스
조용훈 연구실은 반도체 나노구조, 특히 III-질화물(III-nitride) 및 다양한 반도체 양자점(Quantum Dot), 양자선(Quantum Wire), 양자우물(Quantum Well) 구조를 기반으로 한 차세대 양자광원 및 포토닉스 연구를 선도하고 있습니다. 연구실은 InGaN/GaN, AlGaN/GaN 등 다양한 조성의 나노구조를 성장 및 제어하여, 단일 광자 방출기(Single Photon Emitter), 고효율 발광 다이오드(LED), 레이저, 그리고 양자정보통신에 활용 가능한 광소자 개발에 집중하고 있습니다.
특히, 위치 제어가 가능한 단일 양자점 및 3차원 구조체(예: 피라미드, 나노와이어, 나노로드 등)를 이용하여, 높은 광추출 효율과 우수한 단광자 순도를 갖는 양자광원을 구현하고 있습니다. 이를 위해 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 등 첨단 성장기술과 나노패터닝, 집속이온빔(FIB) 공정, 플라즈모닉 구조 결합 등 다양한 나노가공 및 집적 기술을 융합하여, 실온에서 안정적으로 동작하는 양자광원 및 집적형 광소자 플랫폼을 개발하고 있습니다.
이러한 연구는 양자정보통신, 양자컴퓨팅, 고성능 광센서, 차세대 디스플레이 등 다양한 첨단 응용 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다. 연구실은 단일 광자 방출의 순도 향상, 광자-플라즈몬 결합, 광섬유 결합형 양자광원, 집적형 양자포토닉스 회로 등 다양한 주제를 다루며, 국내외 유수 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 실용화 및 상용화 연구도 활발히 진행 중입니다.
고효율 및 다기능 반도체 광소자 개발
본 연구실은 고효율, 다기능 반도체 광소자 개발을 위한 기초 및 응용 연구를 폭넓게 수행하고 있습니다. 특히, 마이크로 LED, 나노 LED, 백색 LED, 자외선(UV) 및 가시광 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 광센서 등 다양한 광소자 구조를 설계하고, 성장 및 집적 공정 기술을 개발하여, 차세대 디스플레이, 조명, 센서, 바이오이미징 등 다양한 분야에 적용하고 있습니다.
연구실은 3차원 구조체(도데카고날 링, 피라미드, 마이크로로드 등) 기반의 무형광체 백색 LED, 고색순도 풀컬러 마이크로 LED, 메타표면 기반 색변환층, 플라즈모닉 나노구조와 결합된 광소자 등 혁신적인 소자 구조를 제안하고 있습니다. 또한, 집속이온빔을 이용한 마이크로 LED 픽셀화, 나노포커스 핀스팟(NFP) 기법을 통한 단일 양자점 선택 및 집적, 광섬유/집적광학회로와 결합된 양자광소자 등 다양한 집적 및 패터닝 기술을 개발하여, 소자의 집적도와 효율을 극대화하고 있습니다.
이와 더불어, 반도체 광소자의 효율 저하(드룹) 현상, 표면 플라즈몬 공명, 결함 제어, 스트레인 공학, 광추출 효율 향상 등 소자 성능을 좌우하는 다양한 물리적 현상에 대한 심층 분석과 최적화 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 반도체 조명, 디스플레이, 환경/바이오 센서, 양자정보기술 등 다양한 산업 및 학문 분야에 실질적인 파급효과를 창출하고 있습니다.
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Streamlined MOCVD growth of red InGaN LEDs via precursor-mediated surface reconstruction
Cho, Yong-Hoon, Thaalbi, Hamza, Kim, Baul, Park, Sohyeon, Abdullah, Ameer, Kulkarni, Mandar A., Tariq, Fawad, Din, Haseeb Ud, Jun, Seongmoon, Jang, Ho Won, Ryu, Sang-Wan
SURFACES AND INTERFACES, 2025
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Exciton reservoir-induced destabilization and reformation of polariton condensate
Cho, Yong-Hoon, Choi, Hyoungsoon, Park, Min, Koniakhin, Sergei, Choi, Soohong, Choi, Daegwang, Park, Suk In, Park, S. Y. L., Song, Jin Dong
OPTICS EXPRESS, 2025
3
Spatial Distribution Control of Room-Temperature Single Photon Emitters in the Telecom Range from GaN Thin Films Grown on Patterned Sapphire Substrates
Cho, Yong-Hoon, Song, Yong-Ho, Kim, Hyemin, Ko, Young-Ho
ADVANCED QUANTUM TECHNOLOGIES, 2025
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해수면하의 물체 거리 측정을 위한 청녹색광자 생성/제어/측정 연구
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한-오스트리아(비엔나) 연구협력 네트워크 조성
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ETRI-KAIST 양자대학원 협력 프로그램 운영