고효율 단일광자원(양자광원) 소자를 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.
KAIST는 조용훈 물리학과 교수 연구팀이 양자정보기술 구현에 필수인 고효율 단일광자원 소자를 실험실 수준에서 대량 생산하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.
양자광원은 차세대 양자광통신이나 양자암호기술에 쓰이는 기본 요소다.
연구팀은 피라미드 모양으로 된 나노 구조체를 활용했다. 반도체 나노피라미드 꼭짓점은 양자점이 자발적으로 형성되는 성질이 있다. 연구팀은 또 나노피라미드에 금속 필름을 얇게 증착했다. 금속필름을 증착하면 빛 역시 뾰족한 금속에 모이게 돼 양자점과 동일한 위치에 집속하게 된다.
연구팀은 은 필름 실험 결과 양자점 밝기가 10배 이상 증가했다고 설명했다. 광원 자발방출확률은 22배 정도 증가했다.
이 연구에는 KAIST에서 공수현(1저자)·김제형(2저자) 연구원과 신종화·이용희 교수, 프랑스 및 미국 UC버클리 교수진이 참여했다. 예산은 한국연구재단 중견연구자 지원사업과 KAIST 기후변화연구 허브사업 지원을 받았다.
이 연구 결과는 자연과학분야 학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 4월 13일자 온라인판에 게재됐다.
조용훈 교수는 “이 기술은 높은 공정수율을 갖고 있기 때문에 상용 단일광자원 소자 제작 한계를 해결할 수 있다”며 “양자정보통신을 구현하는 중요 기술이 될 것”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com