테라헤르츠(THz)파에 의한 전자 터널링

전문가 제언

○ 테라헤르츠(terahertz, THz)파는 0.1~10THz 주파수 범위의 전파로서 전파와 광파의 경계에 위치하고 있어서 일반적으로 사용되는 전자기술과 광학기술로는 발생과 계측이 어려웠기 때문에 지금까지는 전자기 스펙트럼 중에서는 가장 접근하기 어려운 영역(THz gap)으로 알려져 왔다. 그런데 1990년 중반부터 나노기술의 발전과 초미세 공정기술의 발달로 새로운 고출력 테라헤르츠 소스가 개발됨으로써 극초단, 고휘도의 THz파 발생과 개발에 대한 연구가 가속화되고 있다.

○ THz파는 전파의 투과성과 광파의 직진성을 동시에 갖추고 있기 때문에 X-ray와 같은 투과영상을 얻을 수도 있어 T-ray라고 부르기도 한다. 특히 광파에너지(~meV)가 X-ray의 백만분의 일밖에 안 되므로 안심하고 생체에 투과해도 되기 때문에 공항의 보안검색장치 등에 활용되고 있다. 시간도메인 분광(time domain spectroscopy, TDS) 기술을 이용하여 물질 고유의 특성 분석과 T-ray 영상기술, THz파를 이용한 초고속 무선데이터 전송기술 등 실용성이 많은 전자파 자원으로 주목받고 있다.

○ 이 리뷰의 저자들은 n-type GaAs반도체 내의 전자들이 300K 상온에서 100kV/cm의 강한 전장의 THz 펄스에 의해 코히런트한 탄도수송(coherent ballistic transport)이 이루어지고 있음을 보인 바 있다. 그런데 이 리뷰에서는 THz 펄스파 유도에 의한 코히런트한 탄도수송현상이 온도에 의존하고, 또 낮은 온도에서(200k, 80K)는 도핑밀도보다 더 많은 전자밀도를 갖고 있음을 보였다.

○ THz의 포톤 에너지(~4.1×meV)가 GaAs반도체의 밴드갭(1.5eV)보다 훨씬 적음에도 불구하고 전도대의 전자밀도가 증가한 것은 밴드 간 전자 터널링이 일어난 때문이며, 200K와 80K에서 측정한 THz파의 세기로 측정한 전자밀도가 Liouville 방정식을 풀어 구한 전자밀도와 정확히 일치하였으며, 터널링률은 상태함수의 디코히런트율에 민감하게 변화됨을 이론과 실험으로 확인해 보였다. THz파가 시간도메인 영상기술과 초고속 무선데이터 전송 등 미래의 전자파원으로 주목받고 있는 시점이어서 연구자 여러분에게 이를 추천한다.

저자

W.Kuehn et. al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2010

권(호)

82(7)

잡지명

Physical Review: B

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

1~8

분석자

윤*중

분석물

• 테라헤르츠(THz)파에 의한 전자 터널링.pdf [459,221 byte]

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