나노기술 및 정책 정보

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오사카대학(大阪大學) 레이저과학연구소 등의 국제 공동 연구그룹이 테라헤르츠파 및 고순도 탄소나노튜브(CNT)를 이용하여 CNT의 준입자가 강한 전계 하에서 어떻게 상호작용하는지, 그 복잡한 고속 과정을 해명하는 데 성공함. 반도체 CNT 중에서는 광 여기(励起)에 의해 주로 ‘엑시톤(exciton)’이라 불리는 준입자가 생성되는데, 이들은 전류를 전달하지 않으며, 전계를 인가한 상태에서 어떻게 전류를 운반하는지, 캐리어의 움직임은 알 수가 없었음. 테라헤르츠(THz)파는 반도체 등의 전자 재료 내에서 발생하는 초고속 광 전류 프로세스에 의해 생성되는데, 이 THz의 진폭과 위상을 검토함으로써 벌크 반도체를 비롯해 강상관 전자계, 메타 머티리얼 등의 첨단 재료 등 다양한 전자 재료의 초고속 광 여기 캐리어의 상세 내용을 확인할 수 있음. 연구진은 테라헤르츠파와 독자적으로 개발한 진공 여과법에 의해 웨이퍼 스케일로 거의 완벽하게 배향이 일정한 순수한 반도체 CNT 박막을 사용하여 CNT의 테라헤르츠 방사 및 광전류 생성을 측정하고, 최첨단 시뮬레이션을 통해 광 여기 시 준입자의 상호 작용에 관한 주요 두 가지 메커니즘을 식별하는 데 성공함. 본 연구 성과는 CNT 준입자의 물리학 해명에 기여함과 동시에 기존 기술보다 성능이 뛰어난 저차원 재료를 기반으로 하는 고급 광학 전자 장치 실현에 진전을 가져올 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano Letters’ (“Terahertz Excitonics in Carbon Nanotubes : Exciton Autoionization and Multiplication”)지에 게재됨.