PNU Plasma Research Center
전기공학과 이호준
PNU Plasma Research Center(플라즈마연구소)는 플라즈마 이론, 시뮬레이션, 소스 개발, 그리고 전력반도체 및 기체전자공학 분야에서 세계적인 연구 역량을 보유한 연구실입니다. 본 연구실은 플라즈마의 기본 물리 현상에 대한 심층적 이론 연구와 첨단 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 다양한 플라즈마 응용 분야의 핵심 문제를 해결하고 있습니다. 특히, 반도체 공정, 디스플레이, 핵융합, 우주항공 등 첨단 산업에서 요구되는 플라즈마의 거동을 정밀하게 분석하고, 이를 바탕으로 새로운 공정 및 장치 개발에 앞장서고 있습니다.
연구실은 유도결합형(ICP), 용량성 결합(CCP), 대기압(APP) 등 다양한 플라즈마 소스의 설계 및 최적화, 그리고 이를 활용한 식각, 박막 증착, 표면처리, 오염제거, 의료용 장치 등 응용공정 연구에 집중하고 있습니다. 또한, 플라즈마 진단 및 제어 기술, VI 센서 개발, 플라즈마 특성 분석 등 정밀 계측 및 제어 기술도 함께 발전시키고 있습니다. 이러한 연구는 반도체, 디스플레이, 에너지, 환경, 바이오 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하며, 차세대 첨단 제조기술의 기반을 마련하고 있습니다.
전력반도체 및 기체전자공학 분야에서는 SiC 트렌치 게이트 MOSFET, Ga2O3 박막, 고전압 전력 소자 등 차세대 전력반도체 개발과 신뢰성 평가에 중점을 두고 있습니다. 전력반도체는 전기자동차, 신재생에너지, 스마트그리드 등 미래 에너지 산업의 핵심 부품으로, 고효율·고내구성·고전압 특성을 갖춘 소자 개발이 필수적입니다. 연구실에서는 SiC/SiO2 계면 열화, 파워 사이클링 테스트, doping profile 최적화, MOSFET 구조 설계 등 다양한 실험 및 시뮬레이션 연구를 수행하고 있습니다.
이외에도, 본 연구실은 플라즈마 기반 신기술 개발의 기초를 제공하며, 원가 절감, 공정 효율 향상, 제품 신뢰성 증대 등 실질적인 산업적 효과를 창출하고 있습니다. 다수의 특허, 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 국내외 산업계와의 긴밀한 협력을 이어가고 있으며, 차세대 반도체, 에너지, 환경, 바이오 등 다양한 분야에서 미래 산업의 혁신을 선도하고 있습니다.
앞으로도 PNU Plasma Research Center는 플라즈마 과학과 전력반도체 기술의 융합을 통해 첨단 산업의 발전과 국가 경쟁력 강화에 기여할 것입니다. 지속적인 연구개발과 인재 양성을 통해 글로벌 리더로서의 입지를 더욱 공고히 할 계획입니다.
Plasma Simulation
Power Device
SiC Power Semiconductor
플라즈마 이론 및 시뮬레이션
플라즈마 이론 및 시뮬레이션은 본 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나로, 다양한 플라즈마 현상을 이론적으로 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 실제 실험 환경에서 발생하는 물리적 현상을 예측하는 데 중점을 두고 있습니다. 플라즈마는 반도체 공정, 핵융합 장치, 인공위성 추진, 디스플레이 등 다양한 첨단 산업 분야에서 필수적으로 활용되고 있으며, 이러한 플라즈마의 거동을 정확하게 이해하고 제어하는 것이 기술 발전의 핵심입니다.
연구실에서는 레이저 웨이크필드, 전기 홀 추력기, 토카막, 반도체 식각 공정, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등 다양한 응용 분야에 대한 시뮬레이션 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 전산 모사 기법을 활용하여 플라즈마의 전자 밀도, 온도 분포, 에너지 전달, 화학 반응 등을 정밀하게 분석하고, 실험 결과와의 비교를 통해 모델의 신뢰성을 높이고 있습니다. 특히, 대면적 웨이퍼 가공이나 고균일 플라즈마 생성 등 산업 현장에서 요구되는 고난이도 문제 해결에 집중하고 있습니다.
이러한 연구는 플라즈마 기반 신기술 개발의 기초를 제공하며, 원가 절감, 공정 효율 향상, 제품 신뢰성 증대 등 실질적인 산업적 효과를 창출합니다. 앞으로도 플라즈마 시뮬레이션 기술의 고도화와 다양한 응용 분야로의 확장을 통해 미래 산업의 혁신을 선도할 것입니다.
플라즈마 소스 및 응용공정 개발
본 연구실은 유도결합형 플라즈마(ICP), 용량성 결합 플라즈마(CCP), 대기압 플라즈마(APP) 등 다양한 플라즈마 소스의 개발과 이의 응용공정 연구에 주력하고 있습니다. ICP는 반도체 소자 제조 공정에서 식각 및 박막 증착에 널리 사용되며, 고효율·고균일 플라즈마를 생성하기 위한 자화 유도결합형 플라즈마(Magnetized ICP) 장치 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. CCP는 대면적 박막 증착 및 태양전지 제조에 적합하며, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등 첨단 공정 기술과 연계되어 연구되고 있습니다.
대기압 플라즈마는 1기압 환경에서 플라즈마를 안정적으로 발생시키는 기술로, 기존 챔버 기반 플라즈마의 한계를 극복하고 다양한 산업 및 바이오 응용 분야로 확장되고 있습니다. 본 연구실에서는 새로운 대기압 플라즈마 소스 개발과 더불어, 이를 활용한 표면처리, 오염제거, 의료용 장치 등 응용연구도 병행하고 있습니다. 또한, 플라즈마 진단 및 제어 기술, VI 센서 개발, 플라즈마 특성 분석 등 정밀 계측 및 제어 기술도 함께 발전시키고 있습니다.
이러한 플라즈마 소스 및 응용공정 연구는 반도체, 디스플레이, 에너지, 환경, 바이오 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하며, 차세대 첨단 제조기술의 기반을 마련하고 있습니다. 앞으로도 플라즈마 소스의 고도화와 응용 영역의 다변화를 통해 산업 경쟁력 강화에 기여할 것입니다.
전력반도체 및 기체전자공학
전력반도체와 기체전자공학 분야는 본 연구실의 또 다른 주요 연구 축으로, SiC 트렌치 게이트 MOSFET, Ga2O3 박막, 고전압 전력 소자 등 차세대 전력반도체 개발과 신뢰성 평가에 중점을 두고 있습니다. 전력반도체는 전기자동차, 신재생에너지, 스마트그리드 등 미래 에너지 산업의 핵심 부품으로, 고효율·고내구성·고전압 특성을 갖춘 소자 개발이 필수적입니다.
연구실에서는 SiC/SiO2 계면 열화, 파워 사이클링 테스트, doping profile 최적화, MOSFET 구조 설계 등 다양한 실험 및 시뮬레이션 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 전력반도체의 신뢰성 평가 및 공정 한계 극복을 위한 전산모사 연구, 고전압 구동 특성 분석, 신소재 기반 소자 개발 등도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 고신뢰성, 고성능 전력반도체 양산 기술로 이어지고 있습니다.
기체전자공학 분야에서는 플라즈마 발생 및 제어, 전자기장 해석, 플라즈마-재료 상호작용 등 기초 물리 현상부터 응용 기술까지 폭넓게 다루고 있습니다. 이를 통해 반도체, 디스플레이, 우주항공, 의료 등 다양한 분야에서의 혁신적인 기술 개발에 기여하고 있습니다.
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Low-temperature growth of Ga2O3 thin films on Si substrates by metal organic chemical vapor deposition and their electrical characteristics
이호준, 이정복, 정지훈, 장민석, 유다희
AIP advances, 202311
2
Characteristics of segmented dielectric window inductively coupled plasma
차주홍, 심승보, 김창호, 이호준, 김상우, 정성현
AIP advances, 202304
3
Analysis of Ruggedness of 4H-SiC Power MOSFETs with Various Doping Parameters
이호준, 정지훈, 장민석
APPLIED SCIENCES-BASEL, 202301
2
PECVD shwehead hole 구조 최적화 및 plasm Simulation
3
기능성 상압 마이크로 플라즈마소스 개발 및 응용연구
