초록 ▼

□ 연구개요
이론상 예측되는 hBN 원자층 박막의의 심자외선 빛을 흡수, 방출, 제어하는 엑시톤 광특성을 실험적으로 확인하고, 빛-전자 상호작용의 기저가 되는 엑시톤 상태를 펨토초 레이저 초고속 분광기법으로 조사함. hBN 원자층 박막의 전자는 층간 상호작용, 쿨롱 상호작용, 대칭성에 민감한 영향을 받을 것으로 기대됨. 기계적 박리법과 건식 전사방법으로 고품질 단결정으로부터 분리된 hBN 원자층의 적층 두께와 각도를 정밀하게 조절함으로써 위의 양자효과들이 엑시톤 광특성과 전자구조에 미치는 영향을 체계적으로 분석함. 흡수계수 스

□ 연구개요
이론상 예측되는 hBN 원자층 박막의의 심자외선 빛을 흡수, 방출, 제어하는 엑시톤 광특성을 실험적으로 확인하고, 빛-전자 상호작용의 기저가 되는 엑시톤 상태를 펨토초 레이저 초고속 분광기법으로 조사함. hBN 원자층 박막의 전자는 층간 상호작용, 쿨롱 상호작용, 대칭성에 민감한 영향을 받을 것으로 기대됨. 기계적 박리법과 건식 전사방법으로 고품질 단결정으로부터 분리된 hBN 원자층의 적층 두께와 각도를 정밀하게 조절함으로써 위의 양자효과들이 엑시톤 광특성과 전자구조에 미치는 영향을 체계적으로 분석함. 흡수계수 스펙트럼, 발광/비발광 재결합 수명, 편광분해 형광 등을 측정하고 정량적인 데이터 베이스를 최초로 구축함으로써 나노물질 기반 심자외선과 극자외선 영역에서 광물리 및 광전소자 응용 분야를 개척하는데 물리적 기초를 제공함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 1차년도 핵심연구: hBN 원자층 박막 제작법 및 심자외선 초고속 분광분석법 개발
기계적 박리법과 건식 적층법을 이용하여 적층 두께와 각도가 정밀하게 제어된 고품질 hBN 원자층 박막 제작하는데 성공하였음. 공초점 현미경과 심자외선 분광분석장비를 결함하여 hBN 원자층 박막의 흡수/발광 스펙트럼을 통한 심자외선 광특성을 분석하는데 성공하였음. 초고속 레이저를 이용하여 단일, 이중광자 여기 형광스펙트럼과 시분해 형광을 측정할 수 있는 셋업 구축을 구축 완료하였음.
- 2차년도 핵심연구: 심자외선 분광법을 이용한 엑시톤 광분석
엑시톤 에너지 구조 분석을 위해서 단일, 이중광자 여기 스펙트럼 측정하여 엑시톤 결합에너지가 100 meV 수준임을 규명하였음. 심자외선 시분해 형광 스펙트럼을 측정하여 엑시톤 핵심 동역학인 발광 재결합 시간이 10 나노초임을 측정하는데 성공하였음. 엑시톤 상태의 대칭성 조사를 위한 편광분해 형광 측정을 하였으며, hBN 원자층 박막의 형광상태의 대칭성을 확인하였음.
- 3차년도 핵심연구: 박막두께와 적층각도를 통한 엑시톤 광특성 제어
원자층 수준 두께변화를 통해 엑시톤의 전자구조가 indirect에서 direct 밴드구조로 변하는 것을 흡수 스펙트럼 측정을 통하여 확인하는데 성공하였음. hBN 원자층 박막의 적층각도를 통해 엑시톤 optical 밴드갭이 300 meV 가량 연속적으로 조절될 수 있음을 규명하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- hBN 원자층 물질의 엑시톤 기반 심자외선 빛-전자 상호작용 연구결과는 최근 주목받고 있는 강한 레이저 전기장과 나노물질의 상호작용 연구 분야에 중요한 기초 토대를 제공할 수 있음. 극자외선 고차조화파 생성에 원자/분자 가스, Bulk 고체가 아닌 2차원 원자층 물질을 활용하면 생성 효율과 차단 에너지가 비약적으로 높아질 수 있을 것이라는 보고가 있었음. 본 연구 결과에서 분석한 엑시톤 에너지 구조, 동역학, 대칭성, 심자외선 선형 광특성은 고차조화파 발생 원리와 비선형 광특성을 연구하는데 핵심 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대됨.
- hBN 원자층 박막의 우수한 심자외선 광특성을 기반으로 고효율 심자외선 광소자 구현이 가능할 것으로 판단됨. 이는 Al_xGa_1-xN을 기반의 광소자 물질이 갖고 있는 한계점을 근본적으로 해결해줄 수 있는 가능성을 갖고 있음. 본 연구결과를 바탕으로 물질의 가공/성형, 물/공기의 소독, 물질의 성분 분석 등에 사용할 수 있는 혁신적인 자외선 광소자 구현이 가능할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개요 및 최종목표 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 4
• 다. 연구과제의 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 1차년도 핵심연구: hBN 원자층 박막 제작 및 심자외선 초고속 광특성 측정기술 개발 ... 5
• 나. 2차년도 핵심연구: 심자외선 분광법을 이용한 hBN 원자층 박막의 엑시톤 광특성 분석 ... 7
• 다. 3차년도 핵심연구: hBN 원자층 박막 두께와 적층각도를 통한 엑시톤 광특성 제어 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 가. 광과학적인 측면 ... 17
• 나. 광기술적인 측면 ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 20
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 30