광학 연구실

물리학과 개요

1991년 종합대학으로 승격한 국립창원대학교는 내년 3월로 개교 30주년을 맞는다. 창원대학교의 전신인 마산대학은 1983년 마산의 가포캠퍼스로부터 정병산 기슭에 있는 현재의 창원캠퍼스로 이전하였으며 1985년 국립창원대학으로 개명하며 오늘에 이르고 있다. 비교적 작은 규모와 짧은 연륜에도 불구하고 국립창원대학교는 꾸준한 발전을 거듭하였으며 1994년 공대의 메카트로닉스 학부가 국책대학으로 선정되고 1998년 공작기계연구센터가 RRC에 선정되는 등 현재는 명실상부한 영남권의 명문 대학으로서 우뚝 서게 되었다. 국립창원대학교는 1998년 현재 6개 단과대학(51개 학과 1개 학군: 입학정원 2,010명), 대학원(석사과정 26개 학과: 입학정원 238명, 박사과정 9개 학과 입학정원 61명), 대학원 학·연협동 석박사 과정, 특수대학원(교육대학원 1개 학과 20개 전공, 행정대학원 3개 학과, 경영대학원 5개 학과, 산업대학원 8개 학과) 및 산업기술연구소, 기초과학연구소 등 12개의 연구소로 구성되어 있다.

1984년 마산대학의 가포캠퍼스에서 설립된 본 물리학과는 1991년 대학원 석사과정이 인가되었으며, 현재 대학원 박사과정의 인가를 신청 중에 있다. 1988년 13명의 첫 학부 졸업생을 배출한 이래 현재까지 240명의 졸업생을 배출하였고 일천한 역사 속에서도 21명의 석사를 배출하였다. 현재 물리학과는 8명의 전임교수의 지도하에 학부 81명, 대학원(교육대학원 포함) 13명이 열심히 물리학을 연마하고 있다. 그리고 입학제도의 개선에 따라 1999학년부터는 학과군별 모집단위를 채택하여 물리학과·화학과가 '물질과학군'이라는 이름의 동일 모집단위로 되었다.

불과 몇 년 전까지만 해도 본 물리학과는 대부분의 대학의 경우와 마찬가지로 순수과학자로서의 물리학도를 양성하는 것을 학과 제일의 목표로 삼았으며, 교육과정 또한 순수물리학도를 위한 기초이론에 치중해 왔다. 그러나 순수과학도의 역할 못지 않게 다변하고 있는 과학기술 분야의 전반을 지원할 수 있는 응용과학도의 양성이 시급한 현실에 발 맞추어 응용과학도의 양성을 학과의 목표에 추가하였다. 이에 따라 전공필수과목 및 전공선택과목의 수를 대폭 낮추고 일반선택과목의 수를 늘렸으며, 전공선택과목 중에는 실험실습교육 및 전산관련 과목의 수를 많이 신설하였다. 뿐만 아니라 일반선택과목에서 공학계열의 학과목의 수강을 유도하고 나아가 공학계열학과의 전공을 복수 전공할 수 있도록 최대한 지원하고 있다.

분야별 연구내용

1. 강유전체실험실

본 실험실에서는 강유전체 단결정과 박막의 구조적 특성, 전기적 특성, 광학적 특성을 주로 연구하고 있다. 강유전체 단결정은 우선 LiNbO₃를 기본으로 하여 첨가물과 조성비율울 다르게 했을 때의 성장된 단결정에 대한 XRD, 유전율, UV-VIS, IR Transmittance, Phase Matching Temperature, ESR 등의 측정에 의한 구조와 특성변화를 연구하고 있으며 특히 완전히 stoichiometric한 단결정을 특수한 첨가물 및 Vapor Transport Equilibrium(VTE)법에 의해 성장시켜 구조 및 특성변화도 연구하고 있다. 그리고 강유전체의 분광측정에서는 단결정의 라만 및 적외선 스펙트럼을 측정하여 분자진동의 기준모드를 구한 후 상전이와 관련한 동역학적인 기구를 조사하여 이 결과를 저주파수 유전분산의 온도의존성과 서로 비교하는 연구를 수행하고 있다. 보유장비로는 Czochralski 결정성장장치(2대), LF Impedence Analyser(HP 4192A, 4194A), RF LCR meter(HP 4286A), FTIR spectrophotometer(Mattson), Sol-Gel 성장장치 등이 있으며 현재 분위기에서의 결정성장을 위한 장치를 구축 중에 있다. (관련교수: 김상수, 이호섭)

2. 박막연구실

본 실험실에서는 Laser induced Chemical Vapor Deposition(LCVD)법에 의한 silicon의 적층성장, GSMBE법에 의한 silicon의 doping 과정 중 Temperature Programmed Desorption (TPD)을 이용한 silicon 표면으로부터의 수소탈리에 관한 연구 등 주로 silicon 박막의 성장 모드 그리고 전기적, 광학적 성질에 관한 연구를 수행해 왔다. 그러나 현재는 본 학과의 강유전체 연구실, 광학연구실과의 공동연구 차원에서 RF Magnetron Sputtering을 이용한 LiNbO₃ 박막의 물성에 관한 연구에 관심을 가지고 있으며 현재 수행 준비 중에 있다. 앞으로 불순물의 첨가에 따른 LiNbO₃ 박막의 물성변화에 관한 실험을 수행할 예정이며 이 결과를 강유전체 실험실의 LiNbO₃ 단결정에 대한 결과와 비교 분석할 예정이다. BST ([Ba_(0.5),Ti_(0.5)]TiO₃) 박막에 관한 연구를 수행 중에 있으며 BST 박막의 경우에는 기판온도, 산소분압, annealing 온도 등이 유전율, 누설전류 등의 물성에 미치는 영향에 대하여 연구하고 있다. 그 외에 Sputtering을 이용한 여러 금속산화물박막, 자성체박막의 연구에 관심이 있으며 특히 환경문제와 관련하여 TiO₂ 박막의 항균성문제를 심도있게 연구하고 있다. 이것과 관련하여 현재 상당한 데이터를 확보하고 있는 상태이다. 광학연구실과의 공동연구를 위해서는 sputtering을 이용한 박막형 양자구슬의 제작에 관심을 가지고 있으며, 현재 실험준비를 마친 상태이다. 본 연구실이 보유하고있는 장비로는 DC, RF 공용의 CO- Sputtering 장치(1대), CVD 장치(1대), 진공증착장치(Edward E306A), 금속현미경(Nikon Opt 200) 등이 있다. (관련교수: 유동선)

3. 광학 연구실

본 연구실에서는 유리와 같은 비정질내에 I - VII족 반도체를 양자구슬 형태로 성장시키거나, 이온(희토류 원소)형태의 불손물을 도핑시킨 다음 이들의 광학적 성질에 대한 연구를 하고 있다. 반도체 물질(CuCl, CuBr)은 용융법 또는 sol-gel법을 사용하여 유리내에 양자 구슬(quantum dots)형태로 성장시키고 있으며, 이온 형태의 불순물(희토류 원소)은 sol-gel 법을 사용하여 분말 형태의 모체에 도핑하고 있다.

광학적 성질에 대한 연구는 선형적인 특성과 비선형적인 특성을 보고있으며, 이들 수단으로는 흡수와 PL(pulse, CW) 그리고 Pump-Probe 방법을 이용하고 있다. 양자 구슬의 특성 중에서 관심 있는 분야는 양자구슬의 평균반경 및 유리 등의 매트릭스가 흡수 및 발광에 미치는 영향과 강한 레이저를 시료에 조사하였을 때에 나타나는 광 암색화 현상(photo-darkening) 및 선택적 흡수에 의한 PSHB (Persistant Spectral Hole Burning) 현상 그리고 PSHB를 이용한 광 메모리 등에 대한 연구를 진행 중이다. 한편 CODEⅤ를 이용하여 광전센서에 필요한 렌즈계의 설계도 수행 중이다. 그리고 앞으로의 연구방향은 흡수를 이용한 hole-burning 실험에서 PL을 이용한 hole-burning 실험으로의 전환을 모색하고 있다.

현재 본 실험실이 보유하고 있는 주요 장비로는 Nd-YAG 레이저(650mJ, 7ns), 저온 장치(8K와 77K), 스펙트로미터(Spex 1702 및 Acton 295), OMA(diode array 및 CCD), Ar-이온 레이저, Littman type pulsed dye laser, 디지털 오실로스코우프(500 MHz), AO-modulator, CODEⅤ 등을 갖추고 있다. (관련교수: 김일곤, 장기완)

4. 입자물리학연구실

암흑물질은 일찍이 쯔비키에 의해 보고되었는데, 외부 은하계의 나선팔에 대한 속도를 분광학적으로 측정한 결과 가시적 속도와 이론적 예측이 배치함으로써 이를 설명하기 위하여 눈에 보이지 않는 물질이 있을 것이라는 가정에 기초한다. 특히 통일장이론에서 중성미자는 질량이 없다고 취급되어 왔으나, 임계밀도가 시공의 기하학을 결정한다는 우주론과 빅뱅이론 및 최근의 중성미자의 질량 문제에 대한 이론 연구에 고무되어 암흑물질이 아닐까 하는 추측 아래 중성미자 질량의 검출에 천문학자들과 소립자 물리학자들의 이목이 집중되었다. 따라서 이에 대한 모든 현상과 이론이 본 연구실의 주요 연구 대상이다. (관련교수: 한창희)

5. 통계물리연구실

통계물리연구실의 연구 초점은 통계적 계들이 불안정한 상태나 또는 준안정한 상태에 놓일 때 보여주는 동역학적 거동이다. 전자에 대해서는, 자성체, 합금, 초전도체, 그리고 액정과 같은 상전이를 보이는 계가 임계온도 아래로 급냉될 때 보여주는 상질서화 또는 상분리의 동역학을 주로 컴퓨터 시늉을 통해 연구하고 있다. 후자에 대해서는, 온도를 내릴 때 액체들이 결정화하지 않고 과냉각되어, 무질서한 고체인 유리가 되어가는 과정에서 보여주는 아주 느린 완화현상의 미시적 메카니즘을 규명하고자, 유사한 느린 완화를 보여주는 모형계에 대한 컴퓨터시늉과, 액체의 거시적 거동을 기술하는 동력학방정식에 대한 해석적 시도를 함께 하고 있다. (관련교수: 김봉수)
[학과장 유동선 교수 (dsyoo@sarim.changwon.ac.kr)]

(관련링크) 창원대학교 물리학과 홈페이지