광 여기된 GaAs 양자우물에서 엑시톤 전파

전문가 제언

○ 캐리어들이 2차원에서만 움직일 수 있게 우물모양의 퍼텐셜을 갖는 장치를 양자우물(QW, quantum well)이라 한다. GaAs(1.43 eV)가 밴드 갭이 더 큰 AlGaAS(1.85 eV)와 같은 반도체 사이에 샌드위치처럼 끼이면 양자우물이 된다. 또 같은 QW가 터널장벽층을 사이에 두고 나란히 배열된 QW를 결합 양자우물(CQW, coupled quantum well)이라 한다. 이때 한 우물에는 전자가 다른 우물에는 홀이 있으면서 결합하여 간접 엑시톤(indirect exciton)을 형성한다.

○ CQW에 빛을 쪼이면 엑시톤이 생기고 이 엑시톤은 전장으로 제어할 수 있게 되므로 빛의 신호를 전기의 신호로 혹은 전기의 신호를 빛의 신호로 변환할 수 있게 해 준다. 이러한 기대 때문에 엑시톤 물리학이 최근에 재조명되고 있다. 2008년 UCSD의 Butov 연구팀, 이 리뷰의 저자가 엑시톤 IC회로를 만들어 빛의 방향을 바꾸고 제어할 수 있음을 보였었다(Science 321, 229 (2008)). 이 연구그룹은 또 금년에 엑시톤 트랜지스터(Optics Letter 32(17),2466(2010))를 발표했다.

○ 홀의 유효질량은 전자보다 크기 때문에 CQW에 포획될 확률이 많아 홀 밀도가 전자보다 커서 홀이 더 멀리 확산된다. 확산된 홀은 주위의 전자들과 재결합하면서 발광한다. 그 결과로 레이저 입사점 근처에서는 전자결핍 상태가 되어 홀-많은 영역이 된다. 그러면 전자들은 홀-많은 영역을 보상하기 위하여 홀-많은 영역으로 수렴하게 된다. 결국 홀-많은 영역을 둘러싼 엑시톤이 형성되고 이들이 재결합하면서 바깥 링 발광이 일어나면서 퍼져 나간다. 이 리뷰에서 밝히는 엑시톤 프런트의 전파 메커니즘이다.

○ 이 리뷰는 CQW에서 간접 엑시톤 생성과 엑시톤 패턴의 확산 방정식을 이해하고 엑시톤 전파 메커니즘을 규명하기 위하여 선험적인 방법으로 모델을 설정하고 확인한 논문이다. 엑시톤 회로를 새롭게 개발하고 이를 이용하는 새로운 정보전달 시스템을 도입하기 위한 기초 작업의 한 과정에 속한다. 빠른 속도로 변화해 가는 정보기술의 진화과정에서 새로운 엑시톤 물리학의 가능성을 진단해 보는 입장에서 이를 추천하였다.

저자

Sen Yang etc

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2010

권(호)

81(11)

잡지명

Physical Review: B

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

1~6

분석자

윤*중

분석물

• 광 여기된 GaAs 양자우물에서 엑시톤 전파.pdf [372,201 byte]

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