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학생활동
전기전자공학부 통합과정 이제관, 조승완 학생(지도교수 최현용 교수), 졸업연구 결과 세계적 학술지에 게재
등록일: 2018-03-13  |  조회수: 191

학부생 2인, 졸업연구 결과 세계적 학술지에 게재

2차원 물질의 두께 실시간으로 측정하는 새로운 알고리즘 발견

 

전기전자공학부 통합과정 이제관, 조승완 학생(지도교수 최현용 교수)이 최근 학계에서 각광받고 있는 새로운 반도체 물질인 2차원 물질의 적층 두께를 쉽고 빠르며 정확하게 판별하는 알고리즘을 개발했다.

 

그래핀 및 전이금속 디칼코게나이드 물질로 대표되는 2차원 물질은 1 nm 이하의 얇은 원자층이 겹겹이 쌓여 있는 물질이다. 특히 단원자층 상태 일 때 기존의 반도체와는 차별화되는 독특한 전기적·광학적 성질을 보여 실리콘의 뒤를 이을 반도체 물질로서 지난 수년간 학계에서 활발히 연구되어 왔다.

 

그럼에도 불구하고 산업계에서는 아직 2차원 물질이 활용된 예를 찾아볼 수 없다. 2차원 물질 특유의 얇은 두께 때문에 정확한 적층 두께의 확인이 어려우며, 정확한 판별을 위해 최소 수 시간에서 며칠이 걸리는 복잡한 실험이 요구되기 때문이다. 이 과정에서 2차원 물질의 손상이 생길 가능성 또한 높다.

 

이러한 문제점을 해결하기 위해 최현용 교수팀은 일반적인 현미경과 컴퓨터 프로그램만으로 2차원 물질의 적층 두께를 정확히 측정해낼 수 있는 새로운 알고리즘을 선보였다. 이들은 사람의 눈으로 물질을 관찰하여 경험적으로 두께를 예측할 때 적층 두께에 따라 2차원 물질에서 반사되는 빛의 밝기 차이를 인식하는 것이라는 점에 착안하여, 현미경에서 얻은 이미지에서 자동으로 2차원 물질을 선별해내고 서로 다른 층을 가지는 부위의 광학적 색상 대비를 비교하여 정확한 적층 두께를 계산해내는 방식의 알고리즘을 제시했다. 이는 상용화된 일반 광학 현미경과 기본적인 컴퓨터 프로그램으로 손쉽게 구현할 수 있음에도 불구, 총 96개의 샘플들로 기존 방법들과 교차 비교한 결과 약 92 %의 높은 정확도를 가진다.

 

이 방법은 기존에 사용되던 수 시간 이상의 복잡한 실험과 수천만 원 이상의 값비싼 장비들을 필요로 했던 적층 두께 판별법들과는 달리 매우 단순한 장비 구성만으로 수 초 내에 기존 방법들 이상의 정확도로 적층 두께를 판별할 수 있다는 점에서 의미가 크며, 이를 이용한다면 2차원 물질을 적층하는 공정에서 실시간으로 물질의 적층 과정을 분석할 수 있다는 점에서 응용성이 매우 높다. 본 연구에 대한 논문은 이러한 유용성을 인정받아 지난 1월 SCIE급의 국제 학술지인 Journal of Physics D: Applied Physics에 출판이 확정되었다.

 

본 논문의 공동 1저자인 전기전자공학부 통합과정 이제관, 조승완 학생은 학부 4학년에 이 연구를 시작하여, 학부 졸업연구 주제로 해당 연구를 수행했다. 이후 최현용 교수의 연구실에 함께 진학하여 지속적인 연구를 진행한 끝에 국제적인 학술지에 논문을 게재하는 성과를 이루게 됐다. 이번 성과는 학부생도 저명한 학술지에 논문을 투고할 수 있다는 가능성을 보여주었다는 점에서 의미가 깊다는 평가를 받고 있다.

 

[그림] 이차원 물질 적층 두께 판별 알고리즘을 나타냄

 

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