초록 ▼

○ 연구개요
본 연구는 양자점과 결합양자점 내 바이엑시톤과 엑시톤의 편광, 스핀, 결맞음관련
초고속 현상 연구를 기반으로 편광얽힘 단광자기술로 진화해 온 것처럼 양자점과 양
자링이 결합된 독특한 구조에 대한 초고속현상연구를 기반으로 안정적 편광얽힘 광
자쌍 제어기술을 획득하고자 한다. 또한 링구조의 특성을 고려해 중시계분야에서만
제한적으로 수행해온 아하로노프-봄 효과와 다양한 궤도각운동량 효과를 광학적으로
입증하고자 한다.

○ 연구 목표대비 연구결과
1차 년도에는 바이엑시톤-엑시톤

○ 연구개요
본 연구는 양자점과 결합양자점 내 바이엑시톤과 엑시톤의 편광, 스핀, 결맞음관련
초고속 현상 연구를 기반으로 편광얽힘 단광자기술로 진화해 온 것처럼 양자점과 양
자링이 결합된 독특한 구조에 대한 초고속현상연구를 기반으로 안정적 편광얽힘 광
자쌍 제어기술을 획득하고자 한다. 또한 링구조의 특성을 고려해 중시계분야에서만
제한적으로 수행해온 아하로노프-봄 효과와 다양한 궤도각운동량 효과를 광학적으로
입증하고자 한다.

○ 연구 목표대비 연구결과
1차 년도에는 바이엑시톤-엑시톤 전이과정에서 발생하는 광자 쌍의 안정적 편광얽힘의 기전 원인인 엑시톤-엑시톤 상호작용의 편광의존성과 스핀동역학을 이해하기 위한 기반연구를 진행. 이를 위해 TCSPC(time-correlated single photon counting)와 EC(excitation correlation)의 초고속 시간분광 기법을 사용하여 양자점 엑시톤과 양자링 엑시톤 사이의 상호작용을 전기 쌍극자 상호작용과 자기 쌍극자 상호작용의 측면에서 집중적으로 연구함. 이를 통해 양자링-양자점 사이 엑시톤-엑시톤 전기쌍극자 상호작용이 존재함을 입증함.
2차 년도에는 양자점-양자링 구조 내 T2로 알려진 엑시톤, 바이엑시톤의 양자결맞음시간(quantum coherence time)과 양자결맞음성이 존재하는 조건에서 일어나는 양자진동 현상 연구에 집중하는 것을 목표로 하였다. 양자링 구조에서 발생하는 아하로 노프-봄 효과는 양자결맞음을 기반으로 일어나는 현상이지만 실험적으로 양자링의 속 엑시톤들의 양자결맞음 시간에 대한 연구는 전무한 상태였다. 이를 위해 퓨리에 변환 정밀 간섭장치를 구축하여 결맞음 시간을 측정하였고, 나아가 결맞음 시간 내에서 일어나는 양자맥놀이 현상을 통해 양자링내 존재하는 미세준위를 검증하였고,이러한 양자 결맞음성이 외부자기장에 의해 구동될 때 엑시톤과 바이엑시톤이 만드는 아하로노프-봄 진동의 특성과 광학적 제어 가능성을 발견하였다.
3차년도에는 양자점과 양자링의 중간 모습으로 존재하는 국소상태내 존재하는 엑시 톤을 활용하여 단광자를 안정적으로 추출한 후 편광의존성과 온도 의존성을 파악하여 양자통신에 활용할 수 있는 새로운 단광자 플랫폼으로서의 가능성을 타진하였다.

○ 연구개발결과의 중요성
단일 나노구조물의 엑시톤 고유상태들로부터 얽힘 단광자를 추출 제어하는 양자점-양자광학실험기법을 기반으로 하고 있지만 링구조가 유발하는 궤도 각운동량 양자화, 벡터포텐샬 경로 적분, 양자위상간섭, 아하로노프-봄 효과와 같은 중시계의 연구내용을 광학적으로 포괄. 양자점-양자링이 결합한 구조라 결합 양자점 연구에서 축적된 양자점간 쌍극자 상호작용이나 궤도각운동효과 같은 새로운 분야로 확장가능. 양자링-양자점 이라는 독특한 구조를 활용하여 기존 광자쌍을 추출 기술과 차별화된 방법을 개발. 중시계에서 전기적 실험방법으로 다루던 아하로노프-봄 효과의 양자결맞음성에 대한 광학적 실험자료를 제공. 이를 통해 이질적 양자점 세 분야의 융합과 양자링을 기반으로 하는 새로운 양자통신기술의 가능성을 제시.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 26