Biosensors & Themoelectric devices

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Biosensors & Thermoelectric devices

In our research, we intend to induce faults by using electrical doping technology inside the thin film to induce multiple phonon scattering and electrical path to maximize thermoelectrical efficiency.

 Biosensors are generally referred to as devices used for detecting and monitoring diseases. In this case, because biosensors are difficult to directly detect target-biomolecules, the detection method using a labeling substance have been proposed by many research groups; however, this method requires additional processing, cost, and time for preparation. In our study, to solve the productivity problems of biosensors, we are conducting research on FET-based biosensors which are electrochemical measurement methods and have great advantages such as high sensitivity, label-free detection, and high productivity using various materials (ex., organics and oxides).

 Thermoelectric devices can convert thermal energy into electrical energy. As an energy harvesting element that converts wasted waste heat into electricity, research is actively being carried out due to the advantages of increasing energy efficiency throughout the industry. Although thermoelectrical efficiency is dramatically increased through nanomaterial technology such as surface area increase of materials, surface of super-lattice thin film through the increasing of phonon scattering at the boundary. However, contrary to theoretical prediction, changes in electrical conductivity and Seebeck coefficient are limited to technical limitations. In our research, we intend to induce faults by using electrical doping technology inside the thin film to induce multiple phonon scattering and electrical path to maximize thermoelectrical efficiency.

 일반적인 biosensors는 타겟 물질을 직접적으로 검출하는 것이 어려워 표지물질을 이용하여 검출하는 연구 방안들이 많이 제시되고 있지만, 이는 추가적인 공정, 비용 및 준비시간이 소요된다. 본 연구실에서는 바이오센서의 생산성 문제를 해결하고자 electrochemical 측정 방법인 FET를 통해 고민감도, 무표지 검출, 높은 생산성을 목표로 유기물, 산화물 등 다양한 물질 기반의 FET 기반 바이오센서 연구를 하고 있다.

열전소자는 열에너지를 전기에너지로 변환하는 소자이다. 버려지는 폐열을 전기에너지로 변환시켜주는 에너지 하베스팅 소자로서 산업 전반으로 에너지 효율을 높일 수 있다는 장점으로 인해 활발히 연구가 진행되고 있다. 최근 소재의 표면적 증가, 초격자 박막의 표면 및 나노 경계선에서의 포논 (phonon) 산란을 증가를 통한 열전도도 감소등 이론에 기반한 나노소재 도입 기술를 통해 열전 효율이 비약적으로 높아지고 있지만, 이론적 예측과는 달리 열전도도 변화에 비해 전기전도도 및 Seebeck 계수의 변화가 미미하여 기술적인 한계에 놓여있다. 본 연구실에서는 열전소자 박막 내부에 전기적 도핑기술을 이용하여 결함 (defect)을 유도함으로써 다발성 포논 산란과 전기적 통로를 유도하여 열전 효율을 극대화 시키고자 한다.

 

 

 

 

 

 

 

대표업적

Sensors & Actuators B: Chemical 272, 448-458 (2018)
IF 5.401; JCR 2.586%
“Graphene-based enzyme-modified field-effect transistor biosensor for monitoring drug effects in Alzheimers disease treatment”
Sensors & Actuators B: Chemical 262, 876-883 (2018)
IF 5.401; JCR 2.586%
“IGZO-based electrolyte-gated field-effect transistor in situ biological sensing platform”
Journal of Alloys and Compounds 790, 992-100 (2019)
IF 3.779; JCR 4.667%
“Tunable thermal conductivity in aluminum oxide resistive based switching structures by conducting filament diffusion”
ACS Applied Materials & Interfaces 10, 44472-44482 (2018)
IF 8.097; JCR 8.947%
“Direct probing of cross-plane thermal properties of ALD Al2O3ZnO superlattice films with improved figure of merit and their cross-plane thermoelectric generating performance”

Biosensors

그래핀 물질기반 전해질-게이트 필드-효과 트랜지스터를
이용하여 알츠하이머 치료약물 효과 모니터링 연구
IGZO 물질기반 전해질-게이트 필드-효과 트랜지스터를 이용한 생물학적 감지 플랫폼 개발 연구

Thermoelectric devices

MIM 구조를 통한 Cu의 Electrical doping 효과와 Cross plane 방향의 Seebeck 계수 측정을 위한 플렛폼 그림
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