물리학 및 실험 I, II

물리학은 자연과학 및 공학의 기초가 되는 학문으로서 자연의 법칙과 물리현상을 다룬다. 따라서 물리학에 대한 이해와 물리학 지식의 올바른 습득은 각 전공을 체계적으로 깊이 있게 탐구하기 위한 필수 과정이라고 할 수 있다. 본 교과목에서는 학생들이 이론 강의에서 배운 물리법칙들을 실험을 통해서 직접 경험해 봄으로써 물리학에 대한 이해도를 높이고 나아가 전공과목에 응용할 수 있는 능력을 갖출 수 있도록 한다. 물리학 및 실험 I에서는 물체의 운동을 다루는 Newton 역학, 열 물리학, 진동과 파동 등을 배우고, 물리학 및 실험 II에서는 전기와 자기, 광학 그리고 첨단 과학기술의 근간이 되는 현대물리학의 기초를 배운다.

Roller Coaster(역학적 에너지보존의 법칙 실험)

RC 회로 (고주파 통과 필터(high-pass filter)

전자학

전자학은 고체 내에서의 전자의 운동과 전기에너지를 다루는 방법에 관한 과학의 한 분야로서 반도체나 자성체를 이용하는 다양한 산업의 기초가 되며, 전기소자(트랜지스터. 다이오드와 집적회로 등)를 포함하는 전기회로 등을 다루고 있다. 따라서 본 교과목에서는 직류회로와 교류회로, 선형소자와 비선형소자, 수동소자와 능동소자 그리고 아날로그 회로와 디지털 회로의 원리와 응용을 다룰 것이다.

응용수학

반도체의 물성과 작동원리를 이해하는 언어는 수학이라고 할 수 있다. 따라서 본 교과목에서는 반도체학을 배우는데 필요한 수학의 기본적인 제반 테크닉을 습득함으로써, 전문적인 반도체 이론 등을 이해하는데 필요한 백 그라운드를 갖추도록 한다.

나노과학

나노 과학은 나노미터 규모를 중심으로 하는 과학 분야를 말한다. 과학분야 중 비교적 신설인 학문이라고 할 수 있다. 다루는 분야는 디스플레이, 반도체, 나노바이오 등 다양하다. 나노과학이 주목을 받는 이유는, 이전에는 상상도 하기 힘들었던 작은 크기와 발전 가능성 때문이다. 그 작은 크기로 인해 독특한 성질을 내는 경우도 있어 주목을 받고 있다. 나노과학을 통해 미시세계 단위에서 재료의 특성을 이해하고 이를 통해 현대 산업의 다양한 분야에서 적용되는 재료들의 특성과 응용의 원리를 학습한다.

현대물리학

현대물리학은 19세기 말에 기존의 고전물리학으로는 설명하지 못하는 물리 현상들을 설명하고자 하는 새로운 시도로 시작되었으며, 현대물리학의 양대 기둥은 양자역학과 상대성이론이다. 이러한 현대물리학은 기초과학의 다양한 분야에 대한 심도 깊은 이해를 가능하게 하는 지식을 제공할 뿐 아니라 현대의 첨단 과학 기술의 원천을 제공한다. 본 교과목에서는 현대물리학이 중 광학과 특히 기하광학에 중점을 두며, 이를 통해 학생들이 반도체에 적용되는 기하광학기술을 이해하는데 도움을 주고자 한다.

전자기학 I, II

전자기학은 전기와 자기 현상을 다루는 분야이다. 본 교과목에서는 Maxwell 방정식을 중심으로 하여 거시적 및 미시적 전자기 현상에 대한 기본적인 지식들을 다룰 것이다. 특히, 전자기학 I에서는 도체와 유전체에서의 가우스법칙, 정전기학과 관련된 여러 가지 문제에서의 해를 구하는 방법, 유전체의 미시적 현상, 정전기 에너지, 전류 등 주로 전기학 부분을 다룬다. 그리고 전자기학 II에서는 Biot-Savart 법칙, 암페어의 법칙, 물질의 자기적 성질, 전자기 유도, 자기에너지, 맥스웰방정식, 전자기파의 전파 등 주로 자기학 부분을 다룰 것이다.

전자학 실험 I, II

반도체 작동원리에 대한 기초실험으로 전자학 기초실험과 응용실험을 포함한다. 본 교과목에서는 전자 장치의 동작과 특성을 이해하고 전자 회로를 해석하고 구성하는 실험을 다룰 것이다. 반도체동작 실험 I에서는 직류 및 교류회로, 다이오드회로, 직류전원회로, 연산증폭기, 펄스 증폭기, 발진회로 등의 실험들을 다루고, 반도체동작 실험 II에서는 디지털 소자와 논리소자, micro processor, digital-to-analog 및 analog-to-digital 변환, 그리고 pc 인터페이스 등의 실험들을 다룰 것이다.

클리퍼 회로실험

반가산기 회로실험

광전자 실험

21세기에 들어서면서 기존에 따로 존재하던 학문간의 결합과 융합을 통한 전문화가 심화되고 있다. 대표적으로 광학과 전자가 결합된 광전자학문은 관련 산업의 팽창으로 더욱 주목 받고 있다. 본 과목을 통해 광전자의 기초를 실험을 통해 이해하고 빛에서 전자신호로 혹은 전자신호에서 빛으로 변환과정의 응용 실험을 수행한다. 빛의 속도 측정, 페브리 페롯 공진기, 패러데이 효과 실험, 분광기를 이용한 스펙트럼 측정, 마이켈슨 간섭계 측정, 전자의 비전하 측정, 광전효과실험 등을 다룬다.

전자의 비전하 측정 실험

마이켈슨 간섭계

양자역학

19세기 후반이후에 내부 구조가 밝혀진 원자와 관련된 실험의 결과를 고전 역학으로 설명을 하는 과정에서 발생하는 모순을 해결하기 위하여 새롭게 등장한 학문이 양자역학이다. 양자역학은 현대 과학기술의 기초를 이루는 학문으로서 자연과학 및 공학을 전공하려는 학생들이 필히 거쳐야 하는 중요한 과목이다. 따라서 본 교과목에서는 슈뢰딩거방정식, 연산자, 상태함수 등 양자이론의 전반적인 구조에 대해서 다룰 것이다.

파동 및 광학

전자 산업의 기술적인 한계를 뛰어 넣을 수 있는 기술로 광학의 중요성이 날로 더 해가고 있다. 현재 우리나라에서도 이런 추세에 맞추어 다양한 광학 연관 산업이 번창하고 있는 실정이다. 빛의 파동과 입자로서의 특성 차이를 기본으로 학습한다. 파동의 특성으로 빛의 반사, 굴절, 산란, 간섭, 회절, 편광 등의 특성을 학습하고 입자의 특성으로 광검출기와 레이저 원리에 대해 학습한다. 심화 내용으로 회절격자, 분광계, 편광특성, 그리고 레이저 특성에 대해 학습한다.

반도체물성학I, II

반도체물성학은 반도체의 물성과 재료로서의 특성을 다루는 학문분야로 반도체물질의 다양한 거시적 성질을 미시적인 관점에서 연구하며 물질의 물리적, 화학적 성질을 규명하려고 한다. 반도체물성학은 X선 회절 또는 전자선회절 등에 의한 결정구조의 결정방법, 헬륨 액화의 성공으로 이루어진 저온기술, 분광기술의 진보 등의 각종 실험기술의 발전에 힘입어 20세기에 이르러 급격히 발전하게 되었다. 그리고 복잡한 물질의 구조와 그 구조에 의해 지배되는 여러 가지 특성을 파악하는데 중점을 두기 때문에 금속, 반도체, 이온결정, 분자결정, 자성체 및 유전체 등 각종 고체의 특성을 주로 연구하므로 반도체산업기술과도 깊은 관계를 가지고 산업계에 새로운 재료를 제공할 수 있는 이론적 기초를 제공해 줌으로써 반도체에 의한 전자통신기술의 혁신 등과 같이 산업발전에 큰 기여를 하고 있다. 따라서 본교과목에서는 반도체 결정의 구조와 그 결합 원리, 전자준위, 에너지 띠 그리고 X-선 회절 등의 기초적인 내용들을 다루고, 이로부터 도체, 절연체(유전체), 반도체 등 각 물질의 종류에 따른 전기적 특성, 자기적 특성 및 광학적 성질 등을 다루며 다음으로 격자의 진동 및 포논(phonon)과 이로 인한 물질의 열적 특성과 자기적 특성, 초전도 현상 등을 다룰 것이다.

반도체물성실험I, II (캡스톤디자인)

반도체물성실험I에서는 자성체, 유전체, 강유전체, 반도체의 박막 및 결정들과 세라믹 등의 시료를 제작하고 전 처리하는 기법과 각종특성 측정을 위한 실험보조도구를 제작하여 간단한 전기적, 자기적, 열적, 광학적 특성을 측정해 볼 것이다. 그리고 반도체물성실험II 에서는 물질의 전기적, 자기적, 열적, 광학적 특성에 대한 보다 고급한 실험을 하여 XRD, SEM, ATM, LEED, AEXPS, RBS등의 분석기술의 기초도 다룰 것이다.

광전자실험

유도결합 플라즈마 (ICP)를 이용한 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) 장치

나노반도체실험

유기소자 실험

플라즈마실험

진공과학

진공 과학은 가속기 장치, 핵융합 실험장치 및 우주기기를 포함하여 반도체, 전자기기 및 과학기기는 물론 초전도까지 첨단과학과 산업전반에 걸친 기반지식이며 그 응용 분야가 광범위하다. 또한 진공과학은 물리학을 기본으로 화학 및 고분자, 전자 등 넓은 범위에 걸쳐있기 때문에 첨단과학기술을 배우고자 하는 학생들에게는 기본적이고 필수적인 과목이라고 할 수 있다. 따라서 본 교과목에서는 기체 분자의 운동과 흐름에 대한 이해를 포함하여 진공의 정의와 필요성, 진공의 효과 그리고 여러 가지 진공장비에 대한 기초지식과 작동방법, 진공 system의 구성 그리고 진공의 응용 등을 다룰 것이다.

반도체특론 I, II

반도체학의 과학기초, 나노재료분야, 반도체재료분야, 태양에너지, 반도체소자 분야의 중요 논문들과 원서들을 교재로 이용하여 영문 기술 용어의 풀이, 전공원서 강독, 기술 분야 영문 에세이 작성 등을 다루며, 특히 전공영어Ⅱ에서는 대학원에 진학하려는 학생들을 위하여 고급의 반도체 및 과학기술영어를 다룬다.

컴퓨터언어개론 및 실습

C 언어 등 과학과 공학 분야에서 응용성이 높은 프로그래밍 언어를 집중적으로 학습하고 이를 반도체학에 에 응용할 수 있는 능력을 배양한다.

박막공정

박막(thin film)은 반도체 및 진공과학과 밀접한 관계가 있다. 박막은 진공증착(vacuum deposition), 스퍼터링(sputtering)등에 의하여 얻어진 표면층으로 막의 두께가 단분자층에서 수mm 까지 다양하다. 그리고 소모성 재료로 기판의 특성을 보호하기 위해서 기판층(substrate layer)에 막을 형성시키는 코팅(coating)과는 달리 박막은 기판층에 증착된 막의 기능적 특성을 이용하므로 박막이 실제소자의 주요기능을 담당한다. 이러한 박막의 특성상 디스플레이 소자 등의 전자소자에 다양하게 사용되어 진다. 본 교과목에서는 박막 생성의 원리, 박막공정, 박막장비, 박막재료의 미세구조 분석 및 박막의 특성 등에 대하여 다룰 것이다.

태양전지 및 실험

태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치로 고대로부터 소극적인 방법으로 이용하던 태양에너지를 태양전지를 이용하면 적극적인 방법으로 많은 에너지를 얻어낼 수가 있다. 그리고 20세기에 이르러 심각해진 지구환경문제와 화석에너지의 고갈 문제는 친환경적인 대체에너지에 대한 연구를 가속화 시켰으며, 다양한 대체에너지 중에서 가장 전도유망한 대체에너지는 태양에너지이다. 특히, 태양전지의 효율을 더 높이고 체계적인 시스템 안에서 태양에너지를 사용한다면 인류의 에너지 문제를 해결 할 수도 있을 것이다. 따라서 본 교과목에서는 태양전지에 관한 기본적 지식과 태양전지의 특성 및 효율성에 대해서 다루고 태양전지 제작에 관한 기법과 그에 따른 여러 가지 재료들의 성질 등을 다룰 것이다.

태양전지소자 제작장치

태양전지소자 측정장치

진공 및 박막실험

박막을 만드는 진공증착과 스퍼터링(sputtering) 등의 과정에서 진공은 필수적이다. 따라서 본 교과목에서는 진공상태를 만드는데 중요한 장비인 펌프(기름회전펌프, 기름확산펌프, 흡착펌프, 터보분자펌프, 이온펌프, 크라이오(cryo) 펌프 등)와 각종 진공계기의 동작원리를 익히고, 열 증발(thermal evaporation)에 의한 증착과 다양한 스퍼터링 방법(직류 2극(4극) 스퍼터링, 고주파를 이용하는 스퍼터링 그리고 마그네트론 스퍼터링 방식 등)으로 각종 박막을 제작해 보도록 한다.

RF sputtering system

Ellipsometer

MBD ( Molecular Beam Deposition)

방사선계측 및 실험

방사선의 반도체에 대한 영향과 측정에 대해서 학습한다.방사선은 의학, 첨단산업, 핵공학 등의 다양한 분야에서 활용된다. 따라서 본 교과목에서는 의학, 환경 및 산업에 대한 방사선 물리학의 응용을 소개하고 반도체 작동과 방사선 영향 그리고 반도체를 통한 방사선 측정, 나아가 방사선 취급과 방어법을 다룬다.

반도체 공정

반도체 기술의 이론 및 실험을 통하여 반도체 소자제작에 사용되는 기본적인 기술을 배운다. 본 교과목에서는 결정성장, 에피탁시(epitaxy), 박막성장, 리소그래피(lithography), 산화공정, 확산공정, 이온주입공정 등의 이론과 석판기술, 식각기술 및 금속화 등을 다룰 것이다.

광통신개론

반도체를 응용한 첨단기술 분야의 하나로써, 재료, 반도체, 광학, 전자학, 통신, 컴퓨터 기술 등이 결합되어 탄생한 광통신기술에 대해서 학습한다. 반도체 연관 첨단분야들에서 반도체 응용의 기술개발동향을 파악하고, 최근에 개발된 첨단기술에 대한 지식 습득과 응용에 대한 이해 증진을 목표로 한다. 그리고 강의를 세미나 형식으로 진행하여 학생들의 발표력 향상도 도모하고자 한다.

전산과학

전산과학에서는 자연과학과 컴퓨터의 계산능력을 결부시킨 분야에 대한 내용을 주로 다루며, 물성과학을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 취급하는 방법에 대해서도 다룬다. 본 교과목에서는 FDM, FEM, Monte Carlo방법, 분자동역학 방법 등이 포함되고 이들 방법의 과학과 응용산업에 대한 적용은 수준과 흥미 등을 고려하여 수시로 바꾼다.

반도체 소자

과학기술의 급속한 발전은 20세기 최대의 발명이라고 부르는 반도체와 반도체로 만들어낸 트랜지스터에 기인한다. 기체 내의 전자의 움직임을 이용하는 진공관 시대에서 고체 내의 전자의 움직임을 이용하는 반도체 시대로 세대교체가 이루어짐으로서 소형화와 고속화 및 경제성을 실현할 수 있게 되었고, 전자회로의 주된 소자인 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등을 반도체기판 위에 집적시키는 집적회로(Integrated Circuit) 제조기술의 발달은 우리 생활에까지 큰 영향을 미쳤다. 또한 10만개이상의 소자들을 집적시킨 대규모 집적회로(VLSI, Very Large Scale Integration)와 100만개 이상의 소자들을 집적시킨 극초대규모 집적회로(ULSI, Ultra-Large Scale Integration)도 실용화되었다. 이처럼 첨단과학기술과 산업전반에 걸쳐서 반도체의 활용도는 무궁무진하다. 따라서 본 교과목에서는 우선 반도체의 특성과 반도체 소자의 기본적인 동작원리 및 특성을 다룰 것이며, 나아가 반도체의 광학적, 전기적 특성과 반도체를 이용한 다이오드, 트랜지스터 등의 각종 소자에 대한 구조와 작동 원리 등을 다룰 것이다.

반도체레이저

20C 초 아인슈타인에 의해 인공적인 빛으로서 레이저가 제안되었고 1960도 전후에 실험적으로 구현된 레이저는 현대산업에서 가장 중요한 과학기술 장치가 되었다. 이 레이저의 작동원리와 구성에 대해서 학습하고 사용되는 레이저 물질에 따라 다양한 종류의 레이저들을 소개한다. 이 중 반도체를 레이저물질로 사용하는 반도체레이저의 구조, 작동원리, 특성을 다루고 이 반도체레이저의 다양한 응용에 대해서 다룬다.