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TUNNETT 다이오드의 개발과 이미징 응용

전문가 제언: ○ 포논을 제어·활용한 테라헬츠파 발생 디바이스로는, ① LiNbO3와 같은 강유전체 결정 중의 포논·폴라리톤을 이용한 파라메트릭 발진기(가변성)와, ② GaP 등 반도체 중의 포논·폴라리톤을 이용한 테라헬츠파 발생(가변성)과 같이, 결정 중의 근적외선의 나노초 광 펄스를 차주파 혼합해서 발진하는 광대역 테라헬츠 주파수 발진기와, ③ TUNNETT 다이오드와 같이 포논의 충돌이 없게 제어한 발진기가 있다.

○ TUNNETT 다이오드는, 예리한 불순물분포를 갖도록 한 극박(極薄)의 터널 주입 층과 나노미터 수준으로 정밀하게 제어된 주행 층을 갖는 GaAs 결정으로 구성된다. 이러한 미세구조를 실현하는 데 있어서는, 원자 수준으로 막의 두께를 제어하고 저온에서 행하는 불순물의 고농도첨가 성장기술(GaAs의 분자층 에피택시얼)이 키포인트가 된다.

○ 현재까지 TUNNETT 발진기로는 실온에서 연속발진파(CW)로 708㎓(기본파)의 고주파 발진이 실현되었고, 0.8mW(302㎓)의 출력을 달성한 보고가 있다. 보다 정밀한 이미징을 위하여 테라헬츠 대역에 이르는 고주파 발생이 필요하며 보다 정밀한 분해능을 위하여 보다 높은 출력의 발진이 요구된다.

○ TUNNETT 다이오드는 잡음이 적고 소형 간편한 이미징 용 광원으로서 실온에서 작동하므로, 이 기술의 발전은 기초과학에서부터 각종 산업분야와 의학분야 및 차세대 THz 대역 통신분야에 이르기까지 적지 않은 파급효과를 가져올 것으로 기대하고 있다.

○ 아직은 테라헬츠 대역에서의 연구는 시작 단계에 있는 상태이다. THz 대역에 대한 계측기기의 개발이 미흡한 상태이다. THz의 발전을 위하여 계측기기의 개발에 대한 투자가 필수라고 생각한다. THz 대역에 있어 분자 간 상호작용 등 이제까지 밝혀지지 않은 물리현상에 관한 정보가 숨겨져 있으므로, 응용개발을 위해서는 다양한 물질의 THz 물성 데이터베이스를 구축하는 것도 필히 해결해야 할 과제이다.

저자: Toru Kurabayashi, Piotr Pkotka
자료유형: 학술정보