학과소개
우리 대학은 1954년도에 설립하여 올해로써 개교 44주년을 맞이하고 있다. 특히 올해는 유성 도안동 새 컴퍼스로 이전을 시작하는 역사적인 해로써 교수님들과 학생들 모두 제 2의 창학을 위한 준비로 캠퍼스는 희망과 활력으로 넘치고 있다.
목원대학교 물리학과는 1983년 9월, 이공대학 소속으로 신설인가 후 1984년 3월, 30명의 정원에서 현재 50명으로 증원되었으며 324명의 졸업생들을 배출하여 대학원과정과 전공에 관련된 산업체 및 연구소등 사회 각 분야로 진출하고 있다. 현재 고체물리학 전공의 윤희중 교수님과 최용대 교수님, 방사선 물리학 전공의 황한열 교수님, 광학 전공의 고동섭 교수님, 표면물리 전공의 김성수 교수님 등 다섯분의 교수님과 재학생 120여명으로 발전하였다. 1997년도에 수학, 화학, 생물, 미생물 학과와 공동으로 자연과학부에 편입되었고 현재는 수학, 화학과의 3개 학과로 자연과학부를 구성해서 1998년도부터 신입생들이 입학하고 있다.
1997년 학부제의 도입으로 자연과학 물리학부로 명칭이 바뀌며 교육행정체제를 정비한 본 학과는 다양한 기초교육을 통하여 자유로운 사고력과 과학적 분석력을 갖춘 과학인을 양성하고, 열린 교과과정을 운영함으로 급변하는 산업사회에 능동적으로 대처할 수 있는 전문기술자의 양성과 물리학자로의 진로를 위해 심도 있는 물리학 과정을 운영하며 대덕연구단지 연구소와의 학문적 연례를 통해 창의적이고 독창적인 연구능력을 배양하며 반도체 물리학. 환경방사능 물리학, 레이저 및 응용광학분야를 특성화하여 대외적으로 경쟁력을 갖춘 학과로 발전시키는데 교육목표를 둔다. 학습과정은 기초교육과 전문교육과정으로 세분화하였으며 전문 교육과정은 연구인 양성을 위한 심도 있는 교과과정, 전문가 양성을 위한 열린 교과과정 및 학과 특성화 계획에 부합하는 전략교과과정으로 다시 세분화하고 편성하였으며 각 교수님들의 실험실을 개방하여 학생들에게 실험에 대한 이해를 높이고 "전자공학실험(I & II)" "현대물리실험(I & II)" 강좌를 개설하여 보다 현대적인 감각의 실험주제들로 구성, 운영하고 있다.
또한 현대 과학의 첨단 연구분야인 반도체 물리학, 환경 방사능 물리학, 레이저 및 응용광학 분야를 특성화 분야로 설정해서 운영하며 타 대학 학생들보다 특성화 전략 분야에 관해서는 더욱 심도 있는 지식을 습득하도록 인도하기 위하여 3학년과 4학년 교과목에 반도체 물리 분야에서는 "고체의 진자 물성", "고체의 결정구조", "고체물리학"을 포함한 10강좌를, 환경방사선 물리 분야에서는"생활과 방사선(I & II)", "환경방사선측정(I & II)", "방사선 계측특강(I & II)" 강좌를, 레이저 및 응용광학 분야에서는 "기초광학", "기하광학", "응용광학", "파동광학", "레이저 및 광학실험"을 포함한 4강좌를 각 분야별 특성화 전략과목으로 편성하였고, 이를 실질적이고 보다 효과적으로 수행하기 위하여 학년별 지도교수 체제에서 특성화 분야별 지도교수체제로 전환하여 2학년 때부터 특성화 분야의 지도교수와 공동 연구가 수행 가능토록 조정하여 실행하고 있다.
1. 레이저 분광학 연구실
본 연구실에서는 형광 분광 시스템을 갖추고, 색소 분자의 형광 동력학을 연구하여 왔다. 레이저의 활성매질로 사용하고 있는 로다민 계열의 색소 분자를 실험 대상으로 하여 형광 소멸 과정, 회전 동력학, 분자간 에너지 전이, 마이셀과 분자의 상호 작용을 계측하여 왔다. 이 일련의 연구는 색소 분자들의 미시적인 물리적 거동을 종합적으로 이해하고 레이저의 발진 효율을 향상시키는 방법론을 기대하면서 수행하였다. 모드동기(mode-locking) Nd:YAG 레이저와 시상관 단광자 계수기(time-correlated single photon counting)로 구성된 실시간 레이저 유도 형광 계측기를 사용하고 있다. 이와같은 연구를 배경으로, 최근에는 용액내 단분자(single molecule) 분광학을 수행하고 있다. 덩치시료에서 계측한 결과와는 달리 분자의 개별적인 계측을 통해 분자와 미시적인 환경 사이의 상호 작용을 보다 직접적으로 가시화할 수 있다. 또한 극미량 검출 한계를 단분자 수준까지 낮춤으로써 분석화학, 환경계측, DNA 염기서열분석 분야에서 획기적인 발전을 기대하고 있으며, 이미 여러 연구 그룹에서 실용화 가능성을 확인하고 있다. 본 연구실에서는 단분자의 확산 운동과 형광수명시간을 실시간으로 계측하는 것이 가능함을 확인하였으며, 형광 광자의 반뭉침(photon antibunching) 현상을 계측함으로써 단분자 형광을 양자광학 연구를 위한 광원으로 이용할 수 있게 되었다. 공초점 현미경 시스템과 자체 제작한 다중채널계수기(multichannel scaler)를 사용하고 있으며, 극미량 검출 방법의 안정성과 실용성을 확보하고자 하는 노력을 병행하고 있다.
[담당교수: 고동섭(dskp@mwus.mokwon.ac.kr)]
2. 표면물리 연구실
Low energy ion scattering을 이용하여 고체 표면원자 및 흡착원자의 기하학적 구조와 박막성장의 초기과정에 관한 연구를 하고 있다. CAICISS와 TOF-SARS system을 이용하여 표면 원자의 배치와 전하분포, 흡착원자의 기하학적 구조, 그리고 박막 성장에서 submonolayer 영역의 초기 성장구조와 성장 mechanism에 관하여 연구하고 있고, SARIS system을 이용하여 수십초이내의 표면 정보를 imaging함으로서, 표면원자의 열적 성질, phase transition, 등 표면에서의 dynamic process에 관한 연구를 하고 있다. 현재, 연세대학교 초미세 표면 연구센터와 미국 Houston 대학교와 협력연구를 하고 있다. [담당교수: 김성수(sskim@mwus.mokwon.ac.kr)]
3. 반도체 물리 실험실
Flip-flop이 가능한 2대의 hot-wall epitaxy(HWE) 장치를 이용하여 II-VI족 화합물 반도체 중 ZnTe, ZnS와 ZnSTe의 단결정 박막을 GaP(100)와 GaAs(100) 기판 위에 성장하고 있다. 성장된 이들 에피층은 double crystal X-ray diffracto- meter(DCXRD)와 photoluminescence(PL)를 측정하여 고품질의 박막임을 확인하고 Rutherford backscattering spectroscopy (RBS)를 이용하여 성분비를 조사하고 있다. 현재까지는 주로 박막의 구조적 특성과 광학적 특성에 대한 연구를 수행하여 왔다. II-VI족 화합물이 대체로 상온 발광이 어려우나 ZnSTe 박막은 상온에서 청녹색 발광이 대단히 강하기 때문에 이러한 발광특성을 PL이나 Raman 스펙트럼 등을 통하여 박막의 결정성과 스트레인 효과 그리고 Te에 대한 평가를 하고 있다. 앞으로는 ZnSTe를 중심으로한 초격자나 양자우물구조를 제작하여 이들의 발광특성을 조사하고 지금보다 띠간격 에너지가 더 넓은 II-VI족 화합물 반도체 박막을 집중적으로 제작하여 본 후 광소자로의 응용을 계획하고 있다.
보유장비로는 2대의 HWE 장치 이외에 저온측정용 PL 시스템, 초순수 제조기, 진공증착기, 두께 측정이 가능한 spectrophotometer 등을 소유하고 있다. [담당교수: 최용대 ydchoi@mwus.mokwon. ac.kr)]
4. 반도체 물성연구실
본 실험실에는 60 W급의 cw Nd:YAG laser beam 주사장치를 국내에서는 최초로 완비하고 반도체 시료의 표면개질 및 SOI의 적층구조와 이온 주입에 의한 시료의 활성화 평가를 할 수 있는 완벽한 시스템을 구비하고 있다. 또한 70 K로부터 상온까지의 영역에서의 Hall 효과 측정과 표면저항 측정을 함께 수행할 수 있는 자동화 측정시스템을 완비하여 반도체 시료의 운반자 농도, 이온농도, mobility 측정에 많은 측정경험을 쌓고, 다른 연구그룹과(서울대, 연대, 중앙대, 전북대, 충남대, 원광대, 국방과학 연구소 등)도 협력하고 있다. 또한 표면 개질을 모니터링 하기 위한 DIC 편광 현미경과 암실시설을 완비하여 활용함으로서, Hot-Wall epitaxy를 비롯한 다른 방법으로 성장된 반도체 시료나 레이저나 이온 빔으로 개질된 시료의 전기적 특성과 표면 morphology를 측정할 수 있는 시설을 함께 갖추고 있어, 반도체 시료의 기초물성 측정실험에 선도적 역할을 담당하고 있다. 최근에는 SOI와 같은 다층구조의 시료의 레이저 빔이나 이온 빔이 주사되는 동안의 깊이에 따른 순간적인 온도분포 계산 프로그램을, Mathematica 3.0과 IDL 5.02환경에서 개발하여, 시료의 3차원적인 온도분포 결과를 발표한 바 있다. 이와는 별도로 본 실험실에서는 manganese oxides(manganites)의 colossal magmetoresistance(CMR)나 manganite의 Hall 효과에 대한 공동 연구를 위하여 Colorado대학의 Dan Dessau 그룹과 협력하고 있으며, 데이터 교환과 공동연구를 위하여 Power Mac G3기종을 완비하고 I해 3.0, Rainbow 등을 구비하고 발전적인 연구의 협력체제 구축을 위하여 노력하고 있다.
[담당교수: 윤희중(heejy@mwus.mokwon.ac.kr)]
5. 환경방사능 계측 연구실
본 연구실은 방사성 원자핵의 붕괴로부터 방출하는 알파선, 베타선, 감마선, 엑스선과 오제 전자 등의 측정을 통해 방사능 결정, 원자핵의 집단 여기 구조와 원자핵 붕괴 상수 결정을 연구하고 있다. 연구방법은 방사선 계측과 컴퓨터 프로그램을 사용한 모사(simulation)를 통해 수행하고 있다. 현재 비치하고 있는 계측 장비로는 HPGe와 Ge(Li) 감마선 검출기, 고속 전자 분석 기기, 입자검출용 비례계수기, 표면장벽형 반도체 검출기들을 보유하고 있다. 현재는 과학재단의 지원으로 환경 준위의 방사능 측정과 핵종 분석을 위한 3-PM 액체섬광계수 장치와 콤퓨턴 제어 장치를 제작하고 있으며 산·학·연 공동으로 3차원 동시계수장치를 개발하고 있다. 그리고 EGS4 모사를 통해 부피선원에 대한 HPGe 검출기의 효율곡선 결정과 방사능 측정 연구를 수행하고 있으며 원자력 신소재와 관련된 중성자 물리학의 연구를 위해 MCNP 프로그램을 통한 모사를 수행할 계획으로 있다. 본 연구실의 자랑할만한 연구업적으로는 상관계수 측정 방법을 통한 반감기 측정 방법과 Multi- Channel Time Scaling 분석 방법을 통한 원자핵 붕괴 상수 결정 방법의 개발을 꼽을 수 있으며 이 방법들은 현재 국제적으로 공인이 되고 있다. 앞으로 3년간은 수질과 대기의 환경방사능 측정 정밀도 향상을 위한 보다 진보된 계측 및 분석 방법을 개발하고, 우리 고유의 지리 정보 체계도(Geographical Information System)를 개발해서 연구 결과를 지역 주민에게 발표할 계획이다. 산·학·연 공동연구를 통해 지속적으로 연구 영역을 넓히고 인근 지역 사회에 봉사하는 연구실로 인정받기 위해 우리 학생들과 최선을 다하고 있다. [담당교수: 황한열(hyhwang@mwus.mokwon.ac.kr)]
(관련링크) 목원대학교 물리학과 홈페이지