KAIST, 양자점 단광자 순도 향상 기술 개발

집속 이온빔 이용, 배경 잡음만 제거

2021-07-29 이정화 기자

육각 피라미드 구조체에서 꼭짓점을 제외한 나머지 영역에 집속 이온빔을 선택적으로 조사, 발광 영역이 변해가는 모습.(사진=KAIST 제공)

[충청신문=대전] 이정화 기자 = 양자점(퀀텀닷)의 발광 신호와 구조를 유지한 채 방해가 되는 배경 잡음만 제거하는 기술이 개발됐다.

다양한 양자 광소자와 광 집적회로, 디스플레이 분야의 소자 성능 향상에 기여할 것으로 기대된다.

29일 KAIST에 따르면 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 집속 이온빔을 이용해 이같은 연구 성과를 냈다.

양자 통신에 쓰이는 양자 광원은 동시에 두 개 이상의 광자를 방출하지 않아 해킹으로부터 안전하다. 양자역학의 비복제 원리에 의해 단일 양자 정보를 복사할 수 없기 때문이다.

특히 반도체 양자점은 칩 상에 집적할 수 있고 전기 구동도 가능해 실용성이 높지만 주변 구조에서 배경 잡음이 발생, 양자광 성질이 약화해 해킹당할 수 있다는 단점이 있다.

기존에는 배경 잡음 신호가 나오는 부분을 부식 시켜 제거하거나 금속으로 막아버리는 등의 방법을 사용했으나 이런 방식은 양자점의 양자광 신호도 감소시키거나 양자점 주변의 구조까지 파괴할 수 있다.

연구팀은 원하는 위치에서만의 발광을 받아볼 수 있도록 원치 않는 부분에 집속 이온빔을 조사, 발광을 억제하는 방법을 고안해 냈다.

이를 반도체 피라미드 구조의 꼭짓점에 형성된 단일 양자점에 적용한 결과 단광자 순도가 크게 개선됐다.

관계자는 "이 위치 선택적인 나노스케일 소광기술은 집속 이온빔의 파괴적인 성질을 유용한 방식으로 활용한 결과"라며 "단광자 순도가 낮아 외면받던 양자 광원 플랫폼들의 한계를 극복할 수 있으며, 이미징이나 디스플레이 분야에도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.