양자점 주변 파괴·신호 약화 없이
배경 잡음 신호만 선택적으로 제거
정교한 이온빔으로 해킹 가능성↓
광소자·디스플레이 분야 응용 가능
정교한 이온 빔으로 양자점(퀀텀닷) 양자 광원 순도를 높이는 기술이 국내에서 개발됐다. 이는 다양한 반도체 양자점 기반 광소자, 광 집적회로에 응용돼 성능을 높일 수 있을 전망이다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 조용훈 물리학과 교수팀이 '집속 이온빔'을 이용해 반도체 피라미드 구조 꼭짓점에 형성된 단일 양자점 단광자 순도를 높이는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
양자점을 비롯한 양자 광원은 해킹에 안전한 양자 통신에 쓰일 수 있어 주목을 받고 있다. 특히 반도체 기반 양자점은 칩에 집적할 수 있고 전기 구동도 가능하다. 실용성이 높은 양자 광원으로 널리 연구되고 있다. 하지만 주변 구조에서 발생하는 '배경 잡음'이 양자광 성질을 약하게 만들어 해킹당할 가능성을 낳는다. 배경 잡음을 줄여 양자광 신호 대 잡음비를 크게 만드는 것이 중요하다.
![Photo Image](https://img.etnews.com/photonews/2107/1439297_20210729163356_404_0001.jpg)
연구팀은 '집속 이온빔'을 이용해 양자점 주변 구조를 파괴하거나 양자광 신호를 약화시키지 않은 채 배경 잡음 신호만 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 개발했다.
연구팀은 집속 이온빔 종류와 조건을 정밀하게 조절하면 배경 잡음 신호만 나노 스케일로 '소광(luminescence quenching)' 할 수 있다는 점에 착안했다.
이를 반도체 피라미드 구조 꼭짓점에 정교하게 형성된 양자점에 적용했고 양자점 주변 배경 잡음 신호 소광에 성공했다. 발광 신호가 얼마나 양자광에 가까운지를 나타내는 지표인 '단광자 순도'를 크게 개선했다.
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다양한 반도체 양자점 기반 양자 광소자, 광집적회로에도 적용해 원치 않는 신호를 선택적으로 제거하고 소자 성능을 높일 수 있다.
조용훈 교수는 “집속 이온빔을 이용해 원하지 않는 주변 배경 잡음 신호를 선택적으로 소광할 수 있는 고분해능 기법을 개발했다”며 “이는 다양한 양자 광소자와 광 집적회로, 그리고 디스플레이 분야에도 응용될 수 있는 기반 기술이 될 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com