Rafael B. Jaculbia

[연구자 요약] 기초과학연구원 양자변환 연구단 Rafael B. Jaculbia는 테라헤르츠 광학 펄스 기반 단분자 접합과 STM 이미징 및 DFT 계산을 통한 반도체 원자 결함 제어를 연구합니다.

직책

Scientists

재직 상태

재직 중

소속기관

기초과학연구원 (양자변환 연구단)

연구 분야

테라헤르츠(THz) 광학 펄스 기반 단분자 접합 및 초고속 엑시톤 제어: 단분자 스케일 접합부에서 초고속 광학적 자극을 통한 엑시톤 형성 및 양자 역학적 상태를 정밀하게 제어하는 연구를 진행하고 있습니다. 분자 수준의 극한 공간에서 일어나는 전자와 정공의 상호작용 및 결맞음 동역학을 실시간으로 관측하고 제어하는 기술을 다룹니다. 핵심 기술로는 맞춤형 테라헤르츠 펄스(Tailored terahertz pulses)와 단분자 접합(single-molecule junction)을 결합하여 극초단 엑시톤 동역학을 펨토초 단위로 계측하는 정밀 광학 측정 플랫폼을 활용합니다. 이를 통해 외부 전자기장과 단일 분자 간의 비선형 양자 응답 특성을 규명하고 전하 이동 메커니즘을 규명합니다. 연구 성과는 양자 정보 소자, 단분자 광전자 소자, 초고속 양자 제어 시스템 등의 차세대 나노 양자 기술 개발에 직접적으로 적용되고 있습니다. 단분자 수준에서 엑시톤의 결맞음 상태를 임의 제어함으로써 양자 연산 및 초고속 신호 변환 소자의 구동 원리를 검증하고 실증하는 데 기여합니다. 본 연구 성과는 2025년 세계적 권위의 학술지인 Science 저널에 게재되며 단분자 양자 동역학 제어 기술의 학술적 타당성과 우수성을 국제적으로 입증받았습니다., STM 이미징 및 DFT 계산 기반 반도체 표면 원자 결함 분석: GaAs를 포함한 화합물 반도체 표면 및 하부층의 원자 단위 결함 구조를 규명하고 전자 구조적 특성을 정밀 분석하는 연구를 수행하고 있습니다. 나노 스케일 반도체 소자에서 발생하는 미세 결함은 전하 수송 저하와 소자 열화의 주원인이 되므로 이를 원자 수준에서 관측하고 원인을 분석하는 메커니즘 해석이 필수적입니다. 주사터널링현미경(STM) 이미징 기법을 활용하여 반도체 표면의 원자 배열과 국소적 결함을 직접 관측하고, 양자역학 기반의 밀도범함수이론(DFT) 계산을 융합하여 결함 상태의 전자 에너지 준위 및 원자 재배열 구조를 정밀하게 시뮬레이션합니다. 실험적 표면 관측 데이터와 이론적 제일원리 계산의 상호 검증을 통해 결함 형성 에너지와 전하 포획 메커니즘을 구체적으로 도출합니다. 본 연구에서 확립된 원자 단위 분석 기술은 화합물 반도체 결함 제어 기술과 나노 스케일 반도체 소자 물성 최적화 공정에 폭넓게 활용되고 있습니다. 이러한 원자 결함 분석 연구 성과는 2025년 Solid State Communications 논문에 게재되며 반도체 물성 제어 및 원자 스케일 표면 분석 기술의 신뢰성을 입증하였습니다.

중요 키워드

양자변환 연구단, 밀도범함수이론, 반도체 표면 결함, 초고속 양자 제어, 단분자 광전자 소자, 양자 정보 소자, 초고속 엑시톤 제어, 원자 결함 분석, 기초과학연구원, STM 이미징, 화합물 반도체 물성, 테라헤르츠 펄스, 단분자 접합, DFT 계산, 주사터널링현미경, 테라헤르츠(THz) 광학 펄스 기반 단분자 접합 및 초고속 엑시톤 제어, 단분자 스케일 접합부에서 초고속 광학적 자극을 통한 엑시톤 형성 및 양자 역학적 상태를 정밀하게 제어하는 연구를 진행하고 있습니다. 분자 수준의 극한 공간에서 일어나는 전자와 정공의 상호작용 및 결맞음 동역학을 실시간으로 관측하고 제어하는 기술을 다룹니다. 핵심 기술로는 맞춤형 테라헤르츠 펄스(Tailored terahertz pulses)와 단분자 접합(single-molecule junction)을 결합하여 극초단 엑시톤 동역학을 펨토초 단위로 계측하는 정밀 광학 측정 플랫폼을 활용합니다. 이를 통해 외부 전자기장과 단일 분자 간의 비선형 양자 응답 특성을 규명하고 전하 이동 메커니즘을 규명합니다. 연구 성과는 양자 정보 소자, 초고속 양자 제어 시스템 등의 차세대 나노 양자 기술 개발에 직접적으로 적용되고 있습니다. 단분자 수준에서 엑시톤의 결맞음 상태를 임의 제어함으로써 양자 연산 및 초고속 신호 변환 소자의 구동 원리를 검증하고 실증하는 데 기여합니다. 본 연구 성과는 2025년 세계적 권위의 학술지인 Science 저널에 게재되며 단분자 양자 동역학 제어 기술의 학술적 타당성과 우수성을 국제적으로 입증받았습니다., STM 이미징 및 DFT 계산 기반 반도체 표면 원자 결함 분석, GaAs를 포함한 화합물 반도체 표면 및 하부층의 원자 단위 결함 구조를 규명하고 전자 구조적 특성을 정밀 분석하는 연구를 수행하고 있습니다. 나노 스케일 반도체 소자에서 발생하는 미세 결함은 전하 수송 저하와 소자 열화의 주원인이 되므로 이를 원자 수준에서 관측하고 원인을 분석하는 메커니즘 해석이 필수적입니다. 주사터널링현미경(STM) 이미징 기법을 활용하여 반도체 표면의 원자 배열과 국소적 결함을 직접 관측하고, 양자역학 기반의 밀도범함수이론(DFT) 계산을 융합하여 결함 상태의 전자 에너지 준위 및 원자 재배열 구조를 정밀하게 시뮬레이션합니다. 실험적 표면 관측 데이터와 이론적 제일원리 계산의 상호 검증을 통해 결함 형성 에너지와 전하 포획 메커니즘을 구체적으로 도출합니다. 본 연구에서 확립된 원자 단위 분석 기술은 화합물 반도체 결함 제어 기술과 나노 스케일 반도체 소자 물성 최적화 공정에 폭넓게 활용되고 있습니다. 이러한 원자 결함 분석 연구 성과는 2025년 Solid State Communications 논문에 게재되며 반도체 물성 제어 및 원자 스케일 표면 분석 기술의 신뢰성을 입증하였습니다.