Electronic Structure Control (ESC) Lab
전자 구조 제어 연구실 · Department of Physics, SKKU
We control the electronic structure of quantum materials with in-situ ARPES and oxide molecular beam epitaxy to understand and engineer exotic quantum phenomena.
전자 구조 제어 연구실(ESC Lab)은 전자 구조의 제어를 통해 여러 가지 신기한 양자 발현 현상을 이해하고 탐구하는 것을 목표로 합니다.
ESCape into the world of electronic structures!
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2023. 08.
Lab established at SKKU
Thu. 2 PM
Weekly lab meeting — open to visitors
MBE + ARPES
In-situ Oxide MBE ARPES system
News
2023 – present
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Postdocs · MS/PhD students · 학부연구생 모집 중
In-situ ARPES combined with oxide MBE — send your CV or just drop by a lab meeting (every Thursday, 2 PM).
See openings
People
Principal Investigator
Current Members
Lab Alumni
Byungmin Sohn 손병민
Associate Professor, Department of Physics, Sungkyunkwan University
EDUCATION
Ph.D. in Physics, Seoul National University (2015–2021) — Advisor: Changyoung Kim
B.S. in Physics & B.S. in Mathematical Sciences, Seoul National University (2011–2015)
ACADEMIC EXPERIENCE
Associate Professor, Sungkyunkwan University (Mar 2026 – present)
Assistant Professor, Sungkyunkwan University (Aug 2023 – Feb 2026)
Postdoctoral Associate, Yale University (May 2021 – Aug 2023) — Supervisor: Charles Ahn
Postdoctoral Researcher, Seoul National University (Mar 2021 – Apr 2021) — Supervisor: Changyoung Kim
HONORS & AWARDS
S-Oil Excellent Thesis Award, S-Oil (2022)
Current Applied Physics (CAP) Young Researcher Award, Korean Physical Society (2022)
Excellence Presentation Award, Korean Physical Society (2019)
Best Poster Award, Korean Physical Society (2018)
Certificate of Crossing Han-river (1.8 km), Songpa-gu Swimming Federation (2018)
Certificate of Life Guard (인명구조요원), Korean Red Cross (2015)
M.S. & PH.D. COURSE
UNDERGRADUATE
ADMINISTRATIVE STAFF
UNDERGRADUATE RESEARCHER (AS OF JULY 2026)
Jinju Lee 이진주
2024.01 – 2025.08
M.S. & Ph.D. Course, ESC Lab, SKKU, Korea
HyeonHui Na 나현희
2024.02 – 2024.08
M.S. & Ph.D. Course, ESC Lab, SKKU, Korea
Jeong Hwan Oh 오정환
2024.03 – 2025.02
M.S. & Ph.D. Course, ESC Lab, SKKU, Korea
Jaehyeong Kim 김재형
2024.07 – 2025.06
M.S. & Ph.D. Course, KAIST, Korea
Eunpyo Hong 홍은표
2025.03 – 2025.06
Applied Materials, Korea
Woohyun Kwon 권우현
2025.07 – 2025.08
Undergraduate Course, SKKU, Korea
Jongin Jeon 전종인
2025.07 – 2025.08
Undergraduate Course, SKKU, Korea
Yohan Kwon 권요한
2025.07 – 2025.12
Undergraduate Course, SKKU, Korea
BACHELOR'S THESIS (AS OF JULY 2026)
Chan Young Moon 문찬영
2024.03 – 2024.11
🎉 이중층 카고메 물질 YbCr6Ge6의 전자 밴드 구조 탐색
Jaehyeong Kim 김재형
2024.07 – 2025.06
🎉 Observation of orbital-dependent coupling in electronic band structure of SrRuO3 monolayer
Eunpyo Hong 홍은표
2025.03 – 2025.12
🎉 라즈베리파이 기반의 자동 차단 및 경고 연동 누수 감지 모듈 개발
Suyeon Kim 김수연
2025.08 – 2026.06
🎉 칼륨 도핑을 통한 SrRuO3의 팔면체 Rotation-free 표면 구현: 리뷰
Research
Our lab explores how the electronic structure of matter can be deliberately controlled to realize and manipulate exotic quantum phenomena. We grow atomically precise oxide films by molecular beam epitaxy and watch their electronic bands form in real time with in-situ angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES).
01
In-situ ARPES
Directly imaging the momentum-resolved electronic structure of pristine film surfaces, without breaking vacuum.
02
Oxide molecular beam epitaxy
Growing quantum materials one atomic layer at a time — dimensionality, strain, and interfaces as control knobs.
The MBE image is adapted from J. H. Ngai et al., Annu. Rev. Mater. Res. 44, 1 (2014).
03
Correlated quantum phases
Mott transitions, Hund metals, flat bands, superconductivity, and emergent magnetism in ultrathin films and heterostructures.
Highlights
Publications
2026
Jinyoung Kim, Minjae Kim†, Donghan Kim, Sungsoo Hahn, Younsik Kim, Minsoo Kim, Byungmin Sohn†, Changyoung Kim†
Nano Letters 26, 395–400 (2026)
Hanoh Lee*, Churlhi Lyi*, Taehee Lee, Hyeonhui Na, Jinyoung Kim, Sangjae Lee, Younsik Kim, Anil Rajapitamahuni, Asish K. Kundu, Elio Vescovo, Byeong-Gyu Park, Changyoung Kim, Charles H. Ahn, Frederick J. Walker, Ji Seop Oh, Bo Gyu Jang†, Youngkuk Kim†, Byungmin Sohn†, Tuson Park†
2025
Seung Gyo Jeong*, Minjae Kim*, Jin Young Oh*, Youngeun Ham, In Hyeok Choi, Seong Won Cho, Jihyun Kim, Huimin Jeong, Byungmin Sohn, Tuson Park, Suyoun Lee, Jong Seok Lee, Deok-Yong Cho†, Bongjae Kim†, Woo Seok Choi†
Applied Physics Reviews 12, 041406 (2025)
Byungmin Sohn*†, Minjae Kim*, Sangjae Lee*, Wenzheng Wei, Juan Jiang, Fengmiao Li, Sergey Gorovikov, Marta Zonno, Tor Pedersen, Sergey Zhdanovich, Ying Liu, Huikai Cheng, Ke Zou, Yu He, Sohrab Ismail-Beigi, Frederick J. Walker, Charles H. Ahn
Physical Review Research 7, 043132 (2025)
2024
Byungmin Sohn*†, Guillaume Marcaud*, Yeongjae Shin, Sangjae Lee, Tyler Werner, Turgut Yilmaz, Jinming Yang, Wenzheng Wei, Alexei Fedorov, Elio Vescovo, Yu He, Sohrab Ismail-Beigi, Charles H. Ahn†, Frederick J. Walker†
Physical Review B 109, 155106 (2024)
Donghan Kim, Byungmin Sohn†, Yeonjae Lee, Jeongkeun Song, Mi Kyung Kim, Minjae Kim†, Tae Won Noh, Changyoung Kim
Applied Surface Science 657, 159801 (2024)
2023
Eun Kyo Ko*, Sungsoo Hahn*, Changhee Sohn, Sangmin Lee, Seung-Sup B. Lee, Byungmin Sohn, Jeong Rae Kim, Jaeseok Son, Jeongkeun Sohn, Youngdo Kim, Donghan Kim, Miyoung Kim, Choong H. Kim†, Changyoung Kim†, Tae Won Noh†
Nature Communications 14, 3572 (2023)
J. R. Kim*, Byungmin Sohn*, H. J. Lee*, S. Lee, E. K. Ko, S. Hahn, S. Lee, Y. Kim, D. Kim, H. J. Kim, Y. Kim, J. Son, C. H. Ahn, F. J. Walker, A. Go, M. Kim, C. H. Kim†, C. Kim†, T. W. Noh†
Advanced Materials 35, 2208833 (2023)
D. Kim*, Y. Kim*, Byungmin Sohn†, M. Kim, B. Kim, T. W. Noh, C. Kim†
Advanced Materials 35, 2207188 (2023)
2022
Byungmin Sohn, C. Kim†
Journal of the Korean Physical Society 81, 1250–1256 (2022) · Highlight article
2021
S. Hahn*, Byungmin Sohn*, M. Kim†, J. R. Kim, S. Huh, Y. Kim, W. Kyung, M. Kim, D. Kim, Y. Kim, T. W. Noh, J. H. Shim, C. Kim†
Physical Review Letters 127, 256401 (2021)
Byungmin Sohn*, E. Lee*, S. Y. Park†, W. Kyung, J. Hwang, J. D. Denlinger, M. Kim, D. Kim, B. Kim, H. Ryu, S. Huh, J. S. Oh, J. K. Jung, D. Oh, Y. Kim, M. Han, T. W. Noh, B.-J. Yang†, C. Kim†
Nature Materials 20, 1643–1649 (2021)
Byungmin Sohn*, J. R. Kim*, C. H. Kim, S. Lee, S. Hahn, Y. Kim, S. Huh, D. Kim, Y. Kim, W. Kyung, M. Kim, M. Kim, T. W. Noh†, C. Kim†
Nature Communications 12, 6171 (2021)
Younsik Kim, Dongjin Oh, Soonsang Huh, Dongjoon Song, Sunbeom Jeong, Junyoung Kwon, Minsoo Kim, Donghan Kim, Hanyoung Ryu, Jongkeun Jung, Wonshik Kyung, Byungmin Sohn, Suyoung Lee, Jounghoon Hyun, Yeonghoon Lee, Yeongkwan Kim, Changyoung Kim†
Review of Scientific Instruments 92, 073901 (2021)
Byungmin Sohn, B. Kim†, S. Y. Park, H. Y. Choi, J. Y. Moon, T. Choi, Y. J. Choi, H. Zhou, J. W. Choi, A. Bombardi, D. G. Porter, S. H. Chang†, J. H. Han, C. Kim†
Physical Review Research 3, 023232 (2021)
D. Kim*, Byungmin Sohn*, M. Kim, S. Hahn, Y. Kim, J. H. Kim, Y. J. Choi, C. Kim†
Applied Physics Letters 118, 173102 (2021)
2020
Hai Huang, Sang-Jun Lee, Bongju Kim†, Byungmin Sohn, Changyoung Kim, Chi-Chang Kao, Jun-Sik Lee†
ACS Applied Materials & Interfaces 12, 37757–37763 (2020)
Hanyoung Ryu, Yukiaki Ishida, Bongju Kim, Jeong Rae Kim, Woo Jin Kim, Yoshimitsu Kohama, Shusaku Imajo, Zhuo Yang, Wonshik Kyung, Sungsoo Hahn, Byungmin Sohn, Inkyung Song, Minsoo Kim, Soonsang Huh, Jongkeun Jung, Donghan Kim, Tae Won Noh†, Saikat Das†, Changyoung Kim†
Physical Review B 102, 041102(R) (2020)
Shoresh Soltani, Sungyun Hong, Bongju Kim, Donghan Kim, Jong Keun Jun, Byungmin Sohn, Tae Won Noh, Kookrin Char, Changyoung Kim†
Physical Review Materials 4, 055003 (2020)
Byungmin Sohn, B. Kim, J. W. Choi, S. H. Chang, J. H. Han, C. Kim†
Current Applied Physics 20, 186–190 (2020)
2019 and earlier
Soonmin Kang, Yi Tseng, Beom Hyun Kim, Seokhwan Yun, Byungmin Sohn, Bongju Kim, Daniel McNally, Eugenio Paris, Choong H. Kim, Changyoung Kim, Tae Won Noh, Sumio Ishihara, Thorsten Schmitt, Je-Geun Park†
Physical Review B 99, 045113 (2019)
Garam Han, Sungkyun Choi, Hwanbeom Cho, Byungmin Sohn, Je-Geun Park, Changyoung Kim†
Physical Review B 98, 125114 (2018)
Opening
전자 구조 제어 연구실에서 양자 응용 물리를 함께 연구할 도전적인 연구원/학생을 모집합니다.
01
모집 대상
Updated July 2026
박사후 연구원 Postdoctoral researcher
We are seeking postdoctoral researchers interested in experimental condensed matter physics, particularly in in-situ ARPES combined with oxide molecular beam epitaxy. Please send your CV to BSohn@skku.edu.
대학원 석박사과정
학부 졸업 예정자 혹은 졸업자. 관심 있으신 분은 BSohn@skku.edu로 문의해 주세요.
· 2027년 3월 이후 입학예정자 (조정 가능)
· 박사 및 통합과정 지원자 우대
학부연구생 URP / 인턴
학부 4학기 이상 수료자 중 연구실에 관심 있는 학생. 장학금 지급 · 상시 모집.
관심 있으신 분은 BSohn@skku.edu에 연락 주세요.
관심 있으신 분은 BSohn@skku.edu에 연락 주세요.
궁금한 것이 있으면 BSohn@skku.edu로 연락하시거나, 연구실 구성원 분들께 문의하셔도 됩니다.
02
연구 목표 및 연구 분야
Updated July 2026
Electronic structures + Control ➡ Exploring exotic phenomena
전자 구조 + 제어 ➡ 희귀 현상 탐구
물질의 성질은 그 안의 전자들이 어떻게 배열되고 움직이는가, 즉 "전자 구조(Electronic Structure)"에 의해 결정됩니다. ESC Lab은 이 전자 구조를 원자 단위에서 정밀하게 설계하고 제어함으로써, 초전도·자성·금속-절연체 전이와 같은 양자 현상의 근원을 파헤치는 연구를 합니다. 우리의 목표는 단순히 물질을 관찰하는 것을 넘어, 원하는 물성을 가진 물질을 직접 설계하는 것입니다. 이를 위해 두 개의 축으로 연구를 진행합니다.
①
원자 한 층씩 쌓아 올리기 — 박막 성장
(Thin-film Synthesis)
(Thin-film Synthesis)
산화물 분자선 증착 장비(Oxide MBE)를 이용해 원자 한 층 한 층을 정밀하게 쌓아, 자연에는 존재하지 않는 고품질 양자 물질을 직접 만들어냅니다.
②
전자의 지도를 그리다 — 전자 구조 측정 (Electronic Structure Characterization)
각분해 광전자 분광법(ARPES)으로 물질 속 전자들의 에너지와 운동량을 직접 들여다봅니다. 이를 위해 미국·유럽·아시아의 방사광 가속기와 국내 장비를 활용합니다.
우리만의 무기: in-situ MBE-ARPES 통합 시스템
ESC Lab은 초고진공 환경에서 갓 성장시킨 박막을 공기에 단 한 번도 노출시키지 않고 곧바로 ARPES 장비로 옮겨 측정하는 통합 시스템을 구축하고 있습니다. 이를 통해 양자 현상의 기원을 원자·전자 수준에서 규명하고, 도핑, strain, gating 같은 외부 제어로 물성을 설계하는 물질 공학(Material Engineering) 연구를 수행합니다.
03
우리가 던지는 질문들
ESC Lab은 하나의 물질군에 머무르지 않고, 전자 구조 제어라는 공통의 렌즈로 다양한 양자 현상에 접근합니다. 현재 우리가 탐구하는 대표적인 주제는 다음과 같습니다.
초전도의 기원을 찾아서
Nickelates
최근 전 세계적으로 가장 뜨거운 물질 중 하나인 니켈레이트 초전도체를 산화물 MBE로 정밀하게 성장시켜 연구합니다. 서로 다른 두 계열(infinite-layer, Ruddlesden-Popper series)의 초전도 메커니즘이 같은지 다른지, 그리고 차원 제어(dimensional confinement)와 계면 전하 이동(charge transfer)으로 궤도 선택적 모트 상태(orbital-selective Mott phase)를 어떻게 조율할 수 있는지 파고듭니다.
자성과 금속-절연체 전이
Transition-metal Oxides
루테네이트, 크로뮴 산화물, 이리데이트 등 4d·5d 전이금속 산화물에서 표면과 계면이 만들어내는 새로운 전자 상태를 탐구합니다. 도핑(K-dosing), 이종접합(heterostructure), 대칭성 깨짐을 통해 자성, 강한 스핀-궤도 결합, 그리고 최근 주목받는 알터마그네티즘(altermagnetism)까지 폭넓게 다룹니다.
강상관 전자계와 위상 물질
Flat Band & Topology
카고메(kagome)·리브(Lieb) 격자가 만드는 평탄 밴드(flat band), 콘도 물질(Kondo materials)의 무거운 전자, 그리고 위상 초전도체(topological superconductor) 후보 물질을 연구합니다. 높은 상태 밀도와 위상학적으로 보호된 표면 상태가 어떤 새로운 물성을 낳는지, ARPES로 직접 확인합니다.
계면과 저차원 전자계
2DEG & Heterostructures
산화물 계면에 형성되는 2차원 전자 기체(2DEG)와 초박막 이종접합에서, 전자의 파동함수가 실공간에서 어떻게 갇히고 궤도별로 어떻게 분포하는지를 규명합니다. 이러한 현상 탐구는 차세대 산화물 전자소자 설계의 기반이 됩니다.
랩미팅에 놀러오세요
매주 목요일 오후 2시에 랩미팅이 있습니다. 관심 있으신 분은 랩장 나현희 연구원 (skgusgml123@skku.edu)에게 연락하고 언제든 참여해 볼 수 있습니다.
Presentations
2026
ISPSA 2026, Invited talk — Jeju Island, Korea
2026.06.28 – 07.01
Byungmin Sohn · Oral — Engineering Electronic Structures of Oxide Monolayers
에너지 소재 전문가 특강 프로그램, Colloquium — Myongji University, Korea
2026.05
Byungmin Sohn · Seminar — 산화물 양자 물질의 전자 구조 제어
Korean Physical Society Spring Meeting — Daejeon, Korea
2026.04.21 – 24
Jinju Lee · Poster — Realization of an octahedral-rotation-free surface in SrRuO3
Jeonghwan Oh · Poster — Observation of electronic band structures of Kondo material CePtAl4Ge2 single crystal
Byungmin Sohn · Oral — Charge Transfer Engineered Orbital-Selective Mott Phase in Monolayer Nickelates
SNU-PDI Workshop — SNU, Korea
2026.04.09
Byungmin Sohn · Oral, invited — Engineering electronic structures of oxide monolayers
The 5th Workshop on Functional Materials Science (FMS2026) — Tokyo, Japan
2026.03.09 – 10
Byungmin Sohn · Oral, invited — Emergent ferromagnetism in perovskite ruthenate ultrathin films
5th ARPES Workshop — SNU, Korea
2026.02.26 – 27
Hyeonhui Na · Oral — Evolution of Electronic Structures in Potassium-Dosed YbCr6Ge6
Jeonghwan Oh · Oral — Observation of Kink Dispersion in Antiferromagnetic Kondo lattice CePtAl4Ge2
Jinju Lee · Poster — Realization of an octahedral-rotation-free surface in SrRuO3
2025
The 7th AINS Symposium — SKKU, Korea
2025.12.18
Byungmin Sohn · Oral, invited — 전이 금속 산화물 계면 및 두께 제어를 통한 양자 속박 현상 탐구
Korea Magnetic Society Fall Meeting — Busan, Korea
2025.11.26 – 28
Byungmin Sohn · Oral, invited — Emergent ferromagnetism in perovskite ultrathin films
Sungkyun Physics Workshop & 학부 졸업 연구 발표 — SKKU, Suwon, Korea
2025.11.25
Byungmin Sohn · Poster — Layer controlled orbital selective Mott transition in monolayer nickelate
Hyeonhui Na · Poster — Coexisting Kagome and Heavy Fermion Flat Bands in YbCr6Ge6
Jeonghwan Oh · Poster — 🎉 Observation of Kink Dispersion in Antiferromagnetic Kondo lattice CePtAl4Ge2
Jinju Lee · Poster — 🎉 Manipulation of atomic and electronic surface structures in SrRuO3
Eunpyo Hong · Poster — 🎉 자동화 물 감지 시스템
Korean Physical Society Fall Meeting — Gwangju, Korea
2025.10.19 – 24
Byungmin Sohn · Oral — Coexisting Kagome and Heavy Fermion Flat Bands in YbCr6Ge6
Hyeonhui Na · Oral — Evolution of the electronic structure in a potassium-dosed Kagome Kondo material
Jeonghwan Oh · Oral — Observation of Kink Dispersion in Antiferromagnetic Kondo lattice CePtAl4Ge2
Jinju Lee · Poster — Manipulation of atomic and electronic surface structures in SrRuO3
31st International Workshop on Oxide Electronics — Banff, Canada
2025.09.28 – 10.02
Byungmin Sohn · Poster — Layer controlled orbital selective Mott transition in monolayer nickelate
Applied Physics Symposium — Pukyong National University, Busan
2025.08.26 – 28
Byungmin Sohn · Oral, invited — Engineering Quantum Phenomena and Electronic Structures on Oxide Interfaces
Jeonghwan Oh · Poster — Observation of Kink dispersion in Antiferromagnet Kondo Single Crystals CePtAl4Ge2
Jinju Lee · Poster — 🎉 Manipulation of atomic and electronic surface structures in SrRuO3
한국초전도저온학회 — 모나 용평리조트, Kangwon
2025.08.19 – 21
Byungmin Sohn · Oral, invited — Layer controlled orbital selective Mott transition in monolayer nickelate
Functional Oxide Heterostructures for Silicon Photonics & Quantum Materials — SKKU, Suwon
2025.07.04
Byungmin Sohn · Oral, invited — Engineering electronic structures on oxide monolayer
Korea Magnetic Society Spring Meeting — Jeju Island, Korea
2025.06.03 – 05
Byungmin Sohn · Oral, invited — Engineering electronic structures on oxide monolayer
학부 졸업 연구 발표 — SKKU, Suwon
2025.06
Jaehyeong Kim · Poster — 🎉 Observation of orbital-dependent coupling in electronic band structure of SrRuO3 monolayer
CSM-ICQMT-2025 — Türkiye
2025.04.26 – 05.03
Byungmin Sohn · Oral, invited — Engineering quantum phenomena and electronic structures on oxide monolayer
Korean Physical Society Spring Meeting — Daejeon, Korea
2025.04.22 – 25
Hyeonhui Na · Poster — Coexisting Kagome and Heavy Fermion Flat Bands in YbCr6Ge6
Jeonghwan Oh · Poster — Observation of electronic band structures of Kondo material CePtAl4Ge2 single crystal
Jaehyeong Kim · Oral — 🎉 Observation of orbital-dependent coupling in electronic band structure of SrRuO3 monolayer
4th ARPES Workshop
2025.04.21 – 22
Jeonghwan Oh · Poster — Observation of electronic band structures of Kondo material CePtAl4Ge2 single crystal
Colloquium — Inha University, Incheon
2025.04
Byungmin Sohn · Seminar — Engineering electronic structures on oxide interfaces
Altermagnet Meeting — GIST, Gwangju
2025.04
Byungmin Sohn · Oral, invited — Recent progress in studying electronic structures of Mn5Si3
Quantum Crystal Workshop — UNIST, Ulsan
2025.01
Byungmin Sohn · Oral, invited — Engineering electronic structures on oxide interfaces
Contact
ADDRESS
Natural Sciences 2, 3F 32309
2066 Seobu-ro, Jangan-gu, Suwon-si,
Gyeonggi-do 16419, Korea
2066 Seobu-ro, Jangan-gu, Suwon-si,
Gyeonggi-do 16419, Korea
경기도 수원시 장안구 서부로 2066
성균관대학교 제2과학관 3층 32309호
성균관대학교 제2과학관 3층 32309호
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