Gwangju Institute of Science and Technology
Photonics Technology
Photonics for Semiconductor Devices (반도체 소자용 포토닉스)
Figure 포토닉스 기술을 이용한 컬러 태양전지 (Nature Communications 2022)
반도체 광소자 또는 광전소자(optoelectronic device)로 불리는 LED, 태양전지 등의 효율향상 또는새로운 기능을 부여하기 위해서는 빛과 물질의 상호작용을 제어할 수 있는 포토닉스 기술이 요구됩니다. 본 연구실에서는 수백 혹은 수십 나노 크기의 구조물을 제작/집적하여 빛의 투과/회절/산란 등을 제어하여 독특한 기능을 갖는 반도체 광소자를 개발하고 있습니다. 컬러 태양전지(colored solar cells), 반사형 광변조기 (optical modulator), 고효율 LED 등이 이에 해당합니다.
관련교과 : 전자기학I&II, 고체물리, 반도체소자, 반도체공정
관련논문
[1] J. H. Ko et al., Lithography-Free, Large-Area Spatially Segmented Disordered Structure for Light Harvesting in Photovoltaic Modules, ACS Appl. Mater. Interfaces. 14, 44419. (2022). [PDF]
[2] W. Lee et al., Perovskite microcells fabricated using swelling-induced crack propagation for colored solar windows, Nat. Commun. 13, 1946. (2022). [PDF]
[3] Y. J. Yoo et al., Gires-Tournois immunoassay platform for label-free bright-field imaging and facile quantification of bioparticles, Adv. Mater. 34, 2110003. (2022). [PDF]
[4] S. Y. Heo et al., Determining the effectiveness of radiative cooler-integrated solar cells, Adv. Energy Mater. 12, 2103258. (2021). [PDF]
[5] Y. Lee et al., Localized delivery of theranostic nanoparticles and high-energy photons using microneedles-on-bioelectronics, Adv. Mater. 13, 2100425. (2021). [PDF]
[6] M. H. Kang et al., Outdoor-useable, Wireless/Battery-free Patch-type Tissue Oximeter with Radiative Cooling, Adv. Sci. 8, 2004885. (2021). [PDF]
Photonics for Security (보안용 포토닉스)
Figure 포토닉스 기술을 이용한 물리적 암호키 생성 기술 (Nature Communications 2022)
사물인터넷(IoT) 시대 스마트폰 등 각종 전자기기의 보안강화 이슈는 날이 갈수록 커지고 있으나, 소프트웨어 기반의 보안 기술은 해킹이 취약한 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 하드웨어 보안 기술이 개발되고 있으며 물리적 복제 방지(Physical Unclonable Function, PUF) 기술은 동일한 반도체 공정으로 매번 다른 키(key)를 생성해낼 수 있기 때문에 각광을 받고 있습니다. 더 나아가 빛을 이용한 PUF 기술로 보안 성능을 높이는 연구가 진행되고 있으며, 본 연구실에서는 마이크로/나노구조의 랜덤성을 활용한 보안용 포토닉스 연구를 진행하고 있습니다.
관련교과 : 전자기학I&II, 고체물리, 반도체소자, 반도체공정, 확률통계
관련논문
[1] M. S. Kim et al., Revisiting silk: a lens-free optical physical unclonable function, Nat. Commun. 13, 247. (2022). [PDF]
[2] J. W. Leem et al., Edible unclonable functions, Nat. Commun. 11, 328. (2020). [PDF]
Photonics for Energy (에너지용 포토닉스)
Figure 에너지용 포토닉스 연구동향
빛과 물질의 상호작용은 더 나아가 전자기파와 물질의 상호작용으로 이해되며, 가시광선 영역이 아닌 장적외선(far-infrared) 영역에서는 복사열을 제어하는 기술로 활용할 수 있습니다. 열복사(thermal radiation) 제어를 통해 열을 원하는 방향으로 전달할 수 있기 때문에 물체의 냉각/발열에 응용할 수 있으며, 이는 최근 가속화되고 있는 지구온난화 문제를 해결할 핵심기술로 여겨집니다. 본 연구실에서는 열복사 제어를 통해 물체의 온도를 크게 낮출 수 있는 복사 냉각 (radiative cooling) 기술을 연구하고 있으며, 차량, 건물, 웨어러블 기기 등에 적용하는 연구를 진행중입니다.
관련교과 : 전자기학I&II, 고체물리, 반도체소자, 반도체공정, 열전달
관련링크
[1] G. J. Lee et al., Colored, Daytime Radiative Coolers with Thin-Film Resonators for Aesthetic Purposes, Adv. Opt. Mater. 6, 22. (2018). [PDF]
[2] S. Y. Heo et al., A Janus Emitter for Passive Heat Release from Enclosures, Sci. Adv. 6, eabb1906 (2020). [PDF]
[3] M. H. Kang et al., Outdoor-useable, Wireless/Battery-free Patch-type Tissue Oximeter with Radiative Cooling, Adv. Sci. 8, 2004885. (2021). [PDF]
[4] Y. B. Han et al., Zebra-inspired stretchable, biodegradable radiation modulator for all-day sustainable energy harvester, Sci. Adv. 9, eadf5883 (2023). [PDF]
[5] S. Y. Heo et al., Determining the effectiveness of radiative cooler-integrated solar cells, Adv. Energy Mater. 12, 2103258. (2021). [PDF]
[6 ]D. H. Kim et al., Polarization-mediated multi-state infrared system for fine temperature regulation, APL Photonics 8, 030801 (2023). [PDF]