나노기술 및 정책 정보

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● 일본 전기통신대학교 야마구치 코이치 교수 연구팀이 세계 최고의 양자점 밀도를 실현하고 이를 도입한 저손실 양자점 레이저를 개발

● 양자점을 반도체 레이저에 도입하는 연구개발은 활발히 진행되고 있으나, 기존의 경우 면내 밀도가 낮고 균일성도 충분하지 않아 양자점 층을 다수 적층한 구조가 필수였으며, 공진기 폭을 길게 하는 한편 단면에는 고반사 미러 코팅 막을 형성해야 했음.

● 연구진은 양자점 밀도가 기존 대비 10배 이상인 세계 최고 밀도화에 성공하여 이를 반도체 레이저의 활성층에 도입

● 기존의 양자점 레이저의 경우 양자점 층의 다수 적층화(10층 정도), 긴 공진기 길이(수 mm), 고반사 미러 코팅 막이 필요하였지만, 개발된 방법의 경우 양자점 층은 2층을 도입하며 공진기 길이도 짧으면서(200μm 정도), 고반사 미러 코팅 막도 없는 구조임에도 불구하고 비교적 높은 온도에서 안정된 레이저 발진에 성공

● 본 연구는 양자점의 초고밀도화로 적은 양자점 적층 수, 짧은 공진기 길이, 고반사 미러 코팅이 없는 구조로 안정된 레이저 발진에 성공한 것으로, 향후 본 기술을 바탕으로 양자점의 고균일화를 추가적으로 진행하게 되면 저전력화, 초고속 변조의 양자점 레이저가 실현될 것으로 기대

※ 용어설명

- 양자점(Quantum Dots): 0차원적 구속으로 에너지 준위의 양자화가 나타나는 나노 크기의 초미세 입자

※ Applied Physics Express 게재(2021.11.22), “InAs/GaAsSb in-plane ultrahigh-density quantum dot lasers”