나노기술 및 정책 정보

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- Bilu Liu 교수(중국 청화대) 연구팀은 2차원(2D) 육방정 질화붕소(h-BN)으로 안정적인 이중굴절 광학장치를 제조하였으며, 해당 광학 장치는 투과성-광 변조기 역할을 수행

-이중굴절은 광 조작에 이용될 수 있으며, 실제로 널리 사용되는 전기 광학 장치는 전기장의 인가에 따라 이중굴절이 변하는 유기액정(LC)과 같은 이중굴절 재료를 기반 제작

- 또한, LC 디스플레이는 연간 $1,600 이상의 글로벌 시장을 가지고 있지만, 심자외선(DUV) 영역에서의 LC 기반 광학 장치는 분자의 불안정성으로 인하여 장치 구조 설계의 문제점을 보유

- 이에 연구팀은 넓은 밴드갭과 특별한 전자 구조를 가진 h-BN을 DUV 광전자 장치에 도입

- 특히, 2D h-BN는 거대한 이중굴절을 보이며, 이는 이중굴절 광학에서 필수적인 매개변수이고, 2차원 재료는 광학 및 음이온 사이의 상호작용으로 인해 특별한 자기 광학 특성을 나타내어 거대한 자기-이중굴절 효과와 투과적 자기-광학 효과를 관찰할 수 있게 하며, 이러한 특징은 LC에 DUV 변조에 잠재력을 부여

- 이에 연구팀은 하향식 박리로 생성된 2D h-BN의 현탁액에 대해 광학측정을 수행했으며, 자기장을 적용 시, 무작위로 배향된 2D h-BN는 플럭스에 평행하게 정렬

- 정렬된 2D h-BN는 DUV 빛의 평면 외 편광과 평면 내 편광 사이에 이중 굴절과 위상 지연을 발생

- 이중굴절과 자기장 사이 대응성은 8.0 × 106T-2m-1의 코튼-무튼 계수를 발생시키며, 이는 다른 매질보다 5배 높은 수치

- 266nm 파장의 UV-C 범위에서 측정을 수행한 결과, 2D h-BN는 빠른 응답, 저온 작동, 높은 안정성을 포함하여 원하는 성능을 보인 DUV LC 변조기를 제작

Nature Nanotechnology (2022.08.11.), Magnetically tunable and stable deep-ultraviolet birefringent optics using two-dimensional hexagonal boron nitride