KAIST 조용훈 교수팀, 양자점 기반 단파장 초고속 양자 광원 개발

KAIST 물리학과 조용훈 교수팀이 반도체 단일 양자점을 형성해 초고속 고효율 단광자 방출을 구현하는데 성공했다고 22일 밝혔다.

이번 연구결과는 네이처(Nature)가 발행하는 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 7월 5일자 온라인판에 게재됐다.

반도체 양자점은 전자를 수 나노미터 크기에 3차원적으로 구속해 불연속적인 에너지 준위를 갖는 원자와 유사한 특성을 나타낸다. 이 성질을 이용하면 차세대 양자정보 통신, 양자 암호의 핵심 구성 요소인 양자광원을 개발할 수 있다.

특히 반도체 양자점의 경우 높은 구동 온도, 안정성, 빠른 광자 방출, 전류 구동 가능성과 같은 많은 장점을 가지고 있어 차세대 핵심 기술 중 하나로 꼽히고 있다.

조용훈 교수는 “기존의 양자점 성장 방식과는 달리 비교적 쉽게 단일 양자점을 형성해 제어할 수 있고, 이를 통해 매우 빠른 단일 광자 생성이 가능해 실용적인 양자광원 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”며 “오벨리스크 형태 나노구조의 특성 상 손쉽게 분리 및 다른 기판과의 결합이 가능해 단일 칩 양자 광소자 제작에도 활용될 수 있다”고 말했다.

한편 이번 연구는 조 교수 지도아래 김제형(제1저자), 고영호(제2저자) 박사과정 학생이 주도적으로 수행한 것으로 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 및 WCU 사업 지원으로 수행됐다.