폴리머로 떼어낸 피라미드 양자점의 모식도.사진제공=KAIST
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 양자광원·LED 등 광원소자에 사용할 수 있는 빛 알갱이를 피라미드 구조를 이용해 고효율로 모으는 기술이 개발됐다.
한국과학기술원 물리학과 조용훈 교수팀은 반도체 피라미드 구조의 양자점이 피라미드 밑면으로 강한 빛을 방출한다는 사실을 발견하고 고효율로 빛을 모으는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
반도체의 양자점은 빛 알갱이를 하나씩 내뿜는 특성을 지니고 있어 양자컴퓨터와 양자암호기술로 활용될 수 있다.
3차원 피라미드 구조에 얇게 양자우물을 성장시키면 피라미드 꼭짓점에 양자점을 형성할 수 있으며 위치가 제어된 단일광자원을 높은 수율로 얻을 수 있다.
그러나 여러가지 제약으로 양자점에서 나오는 빛을 상용화하기 위해선 빛의 집광 효율을 높여야만 한다.
조용훈 교수팀은 시뮬레이션을 이용해 양자점이 피라미드 밑면으로 빛을 방출함을 확인했다. 피라미드 밑면 방향으로 진행하는 빛은 가우시안 형태의 전기장 분포 형태를 지니고 있어 광도파로나 광섬유의 단일모드와 일치한다. 이를 통해 광원과 광도파로 사이의 결합효율을 높일 수 있다.
조 교수팀은 피라미드 구조체를 기판에서 떼어내 피라미드의 밑면으로 나오는 빛이 두꺼운 반도체 기판 치지않고 직접 방출되도록해 집광효율을 높였다.
조용훈 교수는 “이번 연구로 양자 광원 뿐 아니라 LED와 같은 광원 소자에도 적용 가능해 활용도가 높을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구성과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 10월12일자에 게재됐다.
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