초록 ▼

□ 연구개요
강한 빛-물질 결합을 이용한 하이브리드 폴라리톤 소자는 빛과 물질의 성질을 동시에 갖는 폴라리톤의 특성을 이용해서 높은 집적도를 가지면서도 RC 딜레이나 발열문제와 같은 기존 실리콘 기반 전자소자의 한계를 극복할 수 있다. 이를 위해 트라이온이나 폴라론과 같이 대전된 준입자와 광학 모드 사이의 강한 결합을 통해서 대전된 폴라리톤을 구현하고 그 수송 특성을 연구했다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구개발과제는 아래와 같은 연차별 목표하에 각각 연구 결과를 달성하였다.
◼ 대전된 준입자 제어를

□ 연구개요
강한 빛-물질 결합을 이용한 하이브리드 폴라리톤 소자는 빛과 물질의 성질을 동시에 갖는 폴라리톤의 특성을 이용해서 높은 집적도를 가지면서도 RC 딜레이나 발열문제와 같은 기존 실리콘 기반 전자소자의 한계를 극복할 수 있다. 이를 위해 트라이온이나 폴라론과 같이 대전된 준입자와 광학 모드 사이의 강한 결합을 통해서 대전된 폴라리톤을 구현하고 그 수송 특성을 연구했다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구개발과제는 아래와 같은 연차별 목표하에 각각 연구 결과를 달성하였다.
◼ 대전된 준입자 제어를 통해 트라이온 및 폴라론 형성 및 제어
◼ 강한 결합 연구를 위한 파브리 페로 공진기-2차원 반도체 조합 최적화
◼ 도핑 프로세스 연구를 통한 메커니즘 이해 및 최적화
◼ 대전된 폴라리톤 수송 연구
◼ 하이브리드 소자 구현 및 성능 확인
하이브리드 소자 구현까지는 성공적으로 달성했으나, 소자의 성능 향상까지는 아직확인하지 못했다. 임용 직후부터 과제를 진행하게 되어 한정된 비용으로 초기 실험환경을 구축하는데 어려움이 있었고, 중간에 주 연구 시스템을 ALD로 성장시킨 MoS2로 선회하면서 성장 조건을 최적화하는데 많은 노력과 시간이 소모되었다. 이를 보완하기 위해 연구 기간동안 자체적으로 유기 나노안테나 공진기 연구를 동시에 진행하여, 처음 기대했던 것 이상으로 흥미로우면서도 높은 파급력을 가진 연구를 수행할 수 있었다. 연구개발 기간동안 실험실 구축부터 연구 결과 도출, 인력 양성까지 연구자로서 전주기적인 연구 성과를 보고할 수 있었다. 많은 난관이 있었으나 하나하나 극복하며 달성하고자 하는 목표에 점점 다가가는 중이며, 과제 종료 이후에도 꾸준히 후속연구를 수행할 예정이다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구개발을 통해서 대전된 폴라리톤 수송 연구에 대한 기반기술을 확보하고 시스템 최적화를 통한 폴라리톤 소자에 대한 원천기술을 확보할 수 있었다. 따라서 본 연구자는 이 성과를 계속 고도화하여 실제 상업적으로 응용 가능성이 있는 폴라리톤 소자를 개발하는 추가연구를 진행하고자 한다.
강한 공진기-엑시톤 결합을 통한 폴라리톤 소자는 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있다. 본 연구 결과는 저항이 낮은 고집적 전자소자 구현을 가능하게 하며, 이를 통해 기존 전자소자의 한계를 극복한 신개념 하이브리드 소자 제작을 향한 주춧돌이 될 것으로 기대된다.
이러한 고난도 연구 수행 과정에서 다양한 참여연구원의 연구능력 향상이 가능할 것으로 기대되며, 특히 박사급의 우수 젊은 과학자의 발굴이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 학부생 및 대학원생의 연구참여를 독려하고 효과적인 연구지원을 추진하여 미래기술 고급연구인력의 양성 및 확보가 예상된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 최종목표 ... 4
• 2) 연구개발의 목적 ... 4
• 3) 연구개발의 필요성 ... 4
• 4) 기존 연구의 한계 ... 5
• 5) 연구 가설 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 1년차 (2020.09 – 2021.08) ... 7
• 2) 2년차 (2021.08 – 2022.02) ... 9
• 3) 3년차 (2022.03 - 2023.02) ... 11
• 4) 4년차 (2023.03 - 2024.02) ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 1) 연구결과의 의미 및 중요성 ... 17
• 2) 연구개발성과 활용에 따른 파급효과 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 39