빛의 스핀 홀 효과

전문가 제언

○ 편광된 빛이 GaAs에 입사될 때 선택률에 따라 천이되고 공간적으로 분리되며 스핀편극을 갖고 있는 전자밀도 상태를 물질에 각인시켜 주면서 수십ps 동안 유지되는데, 이때의 캐리어 상태를 차등투과기술로 분해할 수 있음이 최근에 밝혀졌다. 또 펌프 빔을 도입하여 탐사 빔의 스핀 홀 효과(SHEL, spin Hall effect of light)를 분해하고 SHEL효과의 영상을 얻을 수 있음을 이 리뷰에서 밝힌 것이다.

○ 반도체의 전도현상은 홀 전도도에 의해서 결정된다. 전장방향에 수직으로 자기장을 가할 때 로렌츠 힘에 의하여 전장방향에 대하여 횡방향으로 홀 전압이 생기는 현상이 홀(Hall) 효과다. 편광된 빔이 물질의 경계에서 투과도가 다르게 진행되므로 회전방향이 다른 두 개의 타원편광으로 분리되고 투과방향에 대하여 횡방향으로 변위되어 두 타원편광이 관측할 수 있을 정도로 분리된다. 자장이 없이도 전자들의 스핀편극에 의하여 두 빛이 횡방향으로 변위되었다고 해서 빛의 스핀 홀 효과(SHEL)라고 부르게 된 것이다.

○ 물질의 흡수도를 변화시킴으로써 선형편광된 빔이 회전방향이 반대방향인 두 개의 원형편광으로 분리되어(σ+, σ-) 빔의 진행방향에 대하여 횡방향으로 변위를 일으키는데, 두 빔의 분리된 길이를 측정한 결과를 이 논문은 제시하였다. 여기서는 공기-Si 혹은 공기-GaAs 물질 시스템에서 빛의 흡수도를 변화시키는 펌프-프로브 빔 기법으로 SHEL변위, d= 130±20 nm임을 보였고, 입사각을 변형하여 튜닝하면 공기-GaAs 물질에서는 d=225nm의 변위까지 측정하였다.

○ 이 리뷰는 특별히 Physics 3, 56(2010)에 미 노트르담 대학의 물리학 교수이며 미국 물리학회의 저명한 심사관인 Jask K. Furdyna 교수가 직접 논평하였다. 이 연구는 나노과학 혁명에 새로운 지평을 넓힐 수 있는 연구 성과라고 평하였다. 공간적으로 분리된 두 개의 원형편광은 스핀이 다른 두 전자가 에너지 레벨과 결합하여 천이가 일어나게 한 SHEL효과가 복합적인 스핀상태를 만드는 데 활용될 수 있기 때문이었다. 스핀트로닉스(spintronics) 연구자에게 유익한 길잡이가 될 것이라 생각하여 추천한다.

저자

Jean-Michael Menard et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2010

권(호)

82(4)

잡지명

Physical Review: B

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

0453031~04530310

분석자

윤*중

분석물

• 빛의 스핀 홀 효과.pdf [455,552 byte]

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