★2024 신설★ 기초과학부터 반도체·이차전지 트랙까지 아우르는 에너지학과 등장! 사실 신설학과가 아니라는데?

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에너지학과 김영민 교수님, 2024 SKKU Fellowship 교수 선정

2024 SKKU Fellowship 교수 10명 선정 우리 대학은 '2024 SKKU-Fellowship' 교수로 사회과학대학 김민우 교수, 경영대학 서아영 교수, 정보통신대학 손동희 교수, 정보통신대학 최재혁 교수, 소프트웨어융합대학 김형식 교수, 약학대학 신주영 교수, 생명공학대학 조재열 교수, 의과대학 이세훈 교수, 성균융합원 김영민 교수, 삼성융합의과학원 원홍희 교수를 선정했다. SKKU-Fellowship 제도는 우리대학이 2004년부터 수여하는 최고의 영예로, 학문 분야별 연구력수준 또는 산학협력 성과가 세계적 표준에 안착하였거나 접근 가능성이 높은 최우수 교수를 선정하여 파격적인 연구지원과 명예를 부여하는 제도이다. 2024 SKKU-Fellowship은 “ 인류와 미래사회를 위한 담대한 도전 Inspiring Future, Grand Challenge” 라는 23~24학년도 대학운영방침에 기반하여 각 교수님들의 우수성과 폭을 확대하여 저명 국제컨퍼런스, 최상위 저널과 논문, 산학협력 생태계 부문에서 대상자를 선정하였다. 시상식은 작년 2월 19일(수)에 진행되었던 전체교수회의에서 실시되었다. 이번 2024 SKKU Fellowship은 후보자 선정을 자문할 Fellowship Advisory Board가 공식 구성되어서 후보자를 추천하였고, Fellowship Advisory Board 위원인 구자춘 산학협력단장이 수상자 10명을 직접 발표하였다. ▲ (좌측 상단부터) 김민우 교수, 서아영 교수, 손동희 교수, 최재혁 교수, 김형식 교수, 신주영 교수, 조재열 교수, 김영민 교수 수상자들을 대표하여 사회과학대학 김민우 교수와 성균융합원 김영민 교수가 수상소감을 밝혔으며, 향후에도 우리대학은 최우수 교수들의 다양한 우수성과의 가치를 발굴하면서 인류사회에 공헌하는 초일류 대학이 될 수 있도록 나아갈 예정이다.

송승욱 교수 연구팀, 정보저장 효율 5배 상승… 차세대 메모리 성능 혁신

송승욱 교수 연구팀, 정보저장 효율 5배 상승… 차세대 메모리 성능 혁신 - 강유전체 메모리 트랜지스터 전류 밀도·이동도 획기적 향상 - 인공지능·고속 연산·반도체/양자 기술 혁신 기대… ACS Nano 논문 게재 ▲ 송승욱 에너지과학과 교수 고성능 연산과 AI 반도체 시장이 커지면서, 전력 효율이 좋은 비휘발성 메모리 소자에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한, 현존 실리콘 반도체의 물리적 한계를 극복하기 위해 매우 얇은 2차원(2D) 반도체 소재가 차세대 소재로 주목받고 있다. 그러나 2차원 반도체 소재를 기반으로 한 차세대 강유전체 비휘발성 메모리*는 소재 표면의 결함에 의하여 정보 저장 효율이 쉽게 저하된다는 문제가 있다. * 강유전체 비휘발성 메모리 반도체: 강유전체(Ferroelectric) 물질의 자발적인 전기 분극을 이용하여 데이터 저장 및 처리 기능을 수행하는 소자. ▲ [그림1] MoS2/AlScN 강유전체 전계 효과 트랜지스터(FeFET)의 구조 및 실험 결과. MoS2/AlScN FeFET의 구조 모식도와 Ti 전극과 In 전극 사용 시의 전압-전류 특성 비교 그래프(Id-Vg) (위). 접촉 저항(Rc) 및 온 상태 전류(Ion), On/Off 비율 비교 그래프 (아래 좌측). 다중 전도 상태(Multilevel Conductance) 구현 실험 결과 (아래 우측). 에너지과학과 송승욱 교수 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 강유전체 게이팅** 물질 및 전극 물질을 적용함으로써, 깨끗한 반도체 표면을 통해 전하 이동이 원활하게 이루어지도록 개선하였다. 기존보다 훨씬 적은 전력으로도 소자가 작동할 수 있도록 설계해 초저전력, 고성능 2차원 강유전체 메모리 트랜지스터를 개발하는 데 성공했다. 이 연구는 초저전력 컴퓨팅, 인공지능(AI), 차세대 메모리 소자 개발에 새로운 가능성을 제시하며, 기존 반도체 기술이 가진 한계를 극복하는 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다. ** 강유전체 게이팅 (Ferroelectric Gating): 강유전체(Ferroelectric) 물질을 절연체로 활용하므로써 채널의 전하 밀도를 비휘발적으로 조절하는 기술. 송승욱 교수는 “이번 연구를 통해 2D 반도체 기반 강유전체 트랜지스터의 성능 한계를 극복할 수 있는 새로운 방법을 제시했다”며, “특히 낮은 접촉 저항과 높은 캐리어 밀도를 동시에 확보함으로써 차세대 저전력 전자 소자로서의 가능성을 크게 확장했다”고 말했다. 또한 그는 “다양한 양자 특성 제어 현상을 적용할 수 있음을 밝히기 위한 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 이번 연구는 미국 펜실베이니아 대학교(University of Pennsylvania) 딥 자리왈라(Deep Jariwala), 미국 펜실베이니아 주립대학교(Pennsylvania State University) 조안 레드윙(Joan M. Redwing), 성균관대학교 (현 연세대학교) 강주훈 교수 연구팀 등의 공동 연구로 진행되었으며, 세계적 학술지 ACS 나노(ACS Nano)에 게재되었다. ※ 논문명: High Current and Carrier Densities in 2D MoS2/AlScN Field-Effect Transistors via Ferroelectric Gating and Ohmic Contacts ※ 저널: ACS Nano (Impact factor: 15.8) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1021/acsnano.4c17301

정재기 교수 연구팀, 고성능 페로브스카이트 광전소자 구현을 위한 전기장 제어 신규 소재 기술 개발

정재기 교수 연구팀, 고성능 페로브스카이트 광전소자 구현을 위한 전기장 제어 신규 소재 기술 개발 - 신규 암모늄 염 도입 및 복합 부동태화 방식으로 전기장 영역 3배 확장 - 태양전지 효율 25.16% 달성, 고온고습 환경에서도 우수한 안정성 확보 ▲(왼쪽부터) 성균관대 정재기 교수, 부산대 김학범 박사 우리 대학 에너지과학과 정재기 교수 연구팀과 부산대학교 화학교육과 김학범 박사가 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 신규 소재 기술을 개발했다고 발표했다. ▲그림. 연구요약 a. 신규 암모늄 염 분자의 정전기 포텐셜 분포와 쌍극자 모멘트 (빨간색 화살표는 쌍극자 방향), b. 소자내의 전기장의 세기와 방향, c. 단일 및 복합 부동태화의 전기장 분포 d. 태양전지 공인인증효율 페로브스카이트* 태양전지는 높은 효율과 우수한 안정성을 동시에 확보하는 것이 중요한 과제로 남아 있었다. 정재기 교수 연구팀은 카바졸(carbazole) 유도체** 기반의 신규 암모늄 염(CzCl-EAI)***을 도입하여, 기존 페로브스카이트 태양전지 대비 전기장 분포 영역을 약 3배 확장시키는 데 성공했다. 이 확장된 전기장 영역은 전하(전자와 정공)의 분리 및 추출 효율을 높여, 전자-정공 재결합 손실을 최소화하고 전하 수집 효율을 크게 향상시키는 역할을 한다. * 페로브스카이트: 빛을 흡수하여 전기를 생산하는 광활성 물질로, 뛰어난 광전 특성과 저렴한 제조 비용으로 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있음. ** 카바졸(carbazole) 유도체: 질소를 포함하는 방향족 유기화합물인 카바졸을 기반으로 화학적 변형을 통해 전자적, 화학적 특성을 조절한 유기 화합물. *** 암모늄 염(CzCl-EAI): 카바졸 기반의 암모늄 염 소재로 염소 원자가 도입되어 향상된 분자내 전하 이동 특성을 가짐. 연구팀은 신규 암모늄 염과 1,3-diaminopropane dihydroiodide (PDAI2*)의 복합 부동태화 방식을 통해 기존보다 3배 확장된 전기장 영역을 성공적으로 구현했으며, 그 결과 페로브스카이트 태양전지의 전력 변환 효율은 최대 25.16%(인증효율: 24.35%)에 도달했다. 또한, 이 태양전지는 습도 50~60%의 대기 중에서 500시간 연속 광 조사 후에도 초기 성능의 80%를 유지했으며, 85℃ 고온 조건에서 1100시간 후에도 초기 효율의 91% 이상을 유지하는 우수한 안정성을 보였다. * PDAI2: 페로브스카이트 태양전지의 부동태화 소재로 사용되는 이중 암모늄 염으로, 태양전지 내부의 전기장을 형성하여 전하 추출을 돕고 표면의 결함을 감소시켜 효율과 안정성을 향상시키는 역할. 정재기 교수는 “이번 연구는 태양전지의 성능과 안정성을 동시에 향상시키는 전기장 제어 및 화학적 부동태화 기술의 설계 및 응용에 중요한 방향성을 제시할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 부산대 김학범 박사는 “염소 원자가 카바졸 구조에서 전자를 끌어당겨 전자 결핍(Electron-deficient) 상태를 형성하고, 광활성층 표면의 전자 분포 및 에너지 준위를 변화시켜 전하 추출을 높인 것”이라고 설명했다. 이번 연구성과물은 2024년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행된 기초연구사업으로, 2월 26일 국제 학술지인 Journal of the American Chemical Society에 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Dipolar Carbazole Ammonium for Broadened Electric Field Distribution in High-Performance Perovskite Solar Cells ※ 저널: Journal of the American Chemical Society ※ DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.4c18074