서강대학교(총장 심종혁) 물리학과 장준익, 정명화, 양상모, 유효빈 교수로 이루어진 공동연구팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 2022년도 기초연구실 지원사업에 선정되었다. 기초연구실 지원사업은 심화된 연구주제를 중심으로 소규모 기초연구 그룹을 지원하여 국가 기초연구 역량 강화를 도모하는 사업이다.

선정된 연구 과제명은 “2차원 할로겐 페로브스카이트 준입자 현상 연구”이다. 할로겐 페로브스카이트는 차세대 태양전지 및 LED 발광소자로 주목받고 있는 반도체이며, 저렴한 액상법을 이용해서 성장할 수 있다. 그러나, 이 물질의 우수한 물성의 근원에 대한 이해는 아직 전 세계적으로 해결되지 않은 물리학적 난제이다.

본 연구를 통해 서강대학교 공동연구팀은 2차원상으로 구현된 할로겐 페로브스카이트의 특이한 광 특성을 준입자 현상의 개념으로 이해하고, 이 물질의 물성을 더욱 극대화할 예정이다. 특히, 본 연구계획서에서 제시된 표면재구성에 의한 국소 전기장 발현 및 준입자 현상의 개념은 한국연구재단에서 매우 독창적인 아이디어로 평가받았다. 연구 기간은 2022년 6월부터 2025년 2월까지 약 3년이며, 연평균 5억 원의 연구비를 지원받는다.

서강대학교 물리학과 교수진으로만 구성된 본 기초연구실은 현장 집중적인 연구를 통해 고품질의 2차원 할로겐 페로브스카이트 성장 조건 확보, 구조/표현 특성 변화에 따른 강유전성 및 엑시톤 현상의 중요한 메커니즘을 규명할 것으로 기대된다. 또한, 물리학적 원천기술에 기반을 둔 본 공동연구는 페로브스카이트 관련 다기능성 물질 및 에너지 분야로 확장되어 대한민국의 미래를 이끌어 갈 핵심기술 및 연구 분야로 발전할 수 있을 것으로 기대된다.

참여공동연구원인 정명화 교수는 “본 과제를 수주하기까지 교수님들과 함께 심도있는 고민과 논의를 한 결실이라고 생각한다. 앞으로 가시적인 성과를 내고자 노력하겠다.”라고 전했다. 또한, 양상모 교수는 “공동연구과제에 선정되어 학과 교수님들과 함께 몰입하여 연구할 수 있게 되어 기쁘다. 원자 힘 현미경을 이용하여 강유전성을 비롯한 2차원 페로브스카이트 물질에서 일어나는 나노스케일 물리현상을 규명하는데 힘쓰겠다”라는 소감을 밝혔고, 유효빈 교수도 기쁜 소감을 표하면서 “저온 투과전자현미경 기술을 활용해 할로겐 페로브스카이트 물성의 근원을 이해할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 포부를 밝혔다.

페로브스카이트의 광 특성 연구를 꾸준히 진행해오던 장준익 교수(기초연구실장)는 이번 성과에 관련하여 “서강대학교 물리학과가 한 단계 업그레이드 될 수 있는 초석을 다질 수 있기를 바라고, 특히 기초연구실의 고도화된 연구를 통한 후속연구인력 양성 효과가 기대된다”며 “상호보완적인 전문지식을 보유한 참여교수님들과 긴밀한 협업연구를 진행하여 해당 물리학적 난제를 해결할 수 있도록 성공적으로 과제를 수행하겠다”라고 전했다.