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  • 정연식 교수
  • 정연식 교수
  • - 주소 대전 광역시 유성구 대학로 291 한국과학기술원 응용공학동 W1-1 5417호
  • - 전화 042-350-3328
  • E-mail : ysjung@kaist.ac.kr
  • Homepage : http://funnano.kaist.ac.kr
  • 약력
  • - 09/ 2013 - present Associate Professor, Dept. of Materials Science and Engineering, KAIST
    - 01/ 2010 – 08/ 2013 Assistant Professor, Dept. of Materials Science and Engineering, KAIST
    - 06/ 2009 – 12/ 2009 Postdoc Fellow, The Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory
    - 07/ 2003 – 08/ 2005 Research Scientist, Korea Institute of Science and Technology (KIST)
    - 01/ 2001 – 07/ 2003 Research Engineer, R&D Center, SAMSUNG – CORNING CO., Ltd,

연구실소개

  • 올해로 5년차가 된 Funnano 연구실은 나노 크기의 다양한 구조물을 원하는 곳에 배치시킬 수 있는 자기조립 (Self-assembly) 현상을 탐구합니다. 획기적으로 개선된 새로운 자기조립 물질을 디자인하고, 이를 바탕으로 실용화가 가능한 차세대 나노팹 공정, 나노 메모리 소자, 그리고 에너지 소자를 개발하고 있으며, 그 외에도 다양한 연구를 진행하고 있습니다.

연구내용

1. Directed Self-assembly of Block Copolymer

  • 지난 수십년간 반도체 소자의 고집적화는 광학 리소그라피 기술에 의해서 주도 되어 왔으며, 리소그라피 공정이 소자제작에서 차지하는 비중은 총 공정비용의 약 30% 이상, 총 공정시간의 약 60% 이상의 수준으로 점차 그 비중이 늘어가고 있는 추세이다. 하지만 ArF UV 광원의 회절 한계로 인하여, “반도체 칩에서의 부품의 수는 매 18개월마다 두 배로 늘어난다” 는 무어의 법칙의 속도에 맞추어 높아지는 시장의 요구와 기대 수준을 만족시키는 것은 점점 어려워지고 있으며,새로운 기술적 접근 방법을 필요로 하고 있다.
    이에 본연구실에서는 차세대 RET (Resolution Enhancement Technique)의 하나로서 블록 공중합 고분자 (Block Copolymer, BCP)를 기반으로 하는 DSA (Directed Self-Assembly) 연구를 진행하고 있다. 여기서 BCP는 서로 다른 두 고분자의 끝을 공유결합을 통하여 붙여 놓은 물질로, 적절히 상분리를 유도하면 5 - 30 nm 크기의 주기적인 나노패턴을 생성할 수 있다. ArF 패터닝등 광학 리소그래피 기술을 이용하여 만든 템플릿을 가지고 배향성과 위치를 조절할 수 있다는 점과 추가적인 설비 투자가 필요치 않아 공정 비용이 다른 경쟁 기술에 비해 비교할 수 없을 정도로 낮다는 점이 큰 기술적 장점으로 평가되고 있다.

2. Si Based Lithium Ion Battery

  • 리튬이차전지 (Lithium secondary battery)는 전기에너지를 저장하는 매개체로 Li 이온을 이용하는 전지로서 리튬은 표준환원전위가 가장 낮아 3V 이상의 높은 기전력을 얻을 수 있으며, 전극 소재로 적용시 중량 및 체적당 에너지 밀도가 높은 장점이 있다. 리튬이차전지를 구성하는 음극재 중 이론용량이 가장 큰 (~4200 mAh/g) Si 기반의 활물질은 Li 이온이 드나드는데 생기는 큰 부피 변화로 인해 수명 특성이 떨어지며, 따라서 이를 개선하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
    본 연구실에서는 Si 기반의 활물질을 Mg reduction, Micelles, Electrospinning, Sol-gel method 등의 다양한 방법으로 형성함으로써 전지의 용량과 사이클 특성 등을 크게 향상시키려는 연구를 진행하고 있다. 또한 Li 이온이 드나듦에 따라 큰 부피 변화가 일어나는 활물질을 보다 안정적으로 이용하기 위해 향상된 특성을 갖는 기능성 block copolymer binder 를 합성하여 리튬이차전지에 적용하는 방안에 대한 연구를 수행하고 있다.

연구성과

1. 3D patterning tools using LCs

  • - Nano Letters (2012) - Self-Assembly-Induced Formation of High-Density Silicon Oxide Memristor Nanostructures on Graphene and Metal Electrodes
    - Adv. Energy Mater. (2012) - A Stretchable Polymer-Carbon Nanotube Composite Electrode for Flexible Lithium-ion Batteries : Porosity engineering by controlled phase separation
    - Advanced Materials (2012) - Nanotransfer printing with sub-10 nm resolution realized using directed self-assembly
    - Small (2012) - Directed self-assembly with sub-100 degrees Celsius processing temperature, sub-10 nanometer resolution, and sub-1 minute assembly time
    - Nano Letters (2012) - Uniform Graphene Quantum Dots Patterened from Self-Assembled Silica Nanodots
    - ACS Nano (2013) - Self-Assembled Incorporation of Modulated Block Copolymer Nanostructures in Phase-Change Memory for Switching Power Reduction
    - Adv. Energy Mater. (2013) - Li3V2(PO4)3 Conduction Polymer as a High Power 4 V-Class Lithium Battery Electrode
    - Adv.Optical Mater. (2013) - Ultra-High Optical Transparency of Robust, Graded-Index, and Anti-Fogging Silica Coating Derived from Si-Containing Block Copolymer