2014.0307
권영균교수 연구팀 Nature(IF:27.254) 게재
Voltage-switchable photocurrents in single-walled carbon nanotube–silicon junctions for analogue and digital optoelectronics
경희대학교 물리학과 권영균 교수 연구팀은 미국 Northeastern 대학교 기계산업공학과 정영준 교수 (2013.03.01~2014.02.28 기간 동안 경희대학교 물리학과 소속의 International Scholar), 물리학과 Swastik Kar 교수 연구팀과 공동으로 연구한 논문을 2월17일 광학분야 최고학술지인 네이처포토닉스(Nature Photonics)지에 게재하였다. 권 교수 연구팀은 이 논문에서 탄소 나노튜브와 실리콘의 새로운 접합 소자에서 매우 독특한 비선형 광 전류 특성을 측정하였고, 그 메커니즘을 밝혀냈다. 또한 이 소자를 이용하여 빛과 전자를 입력으로 하는 매우 효율적인 논리 연산을 구현하였다.
기존의 광전자소자의 광 전류는 역방향 전압에 대한 의존성이 거의 없는 것으로 알려져 있다. 하지만 이 연구에서 제안하는 나노튜브-실리콘 접합 소자에서는 역방향 전압을 증가시킴에 따라 광 전류가 비선형적으로 매우 빠르게 증가하는 것을 측정하였고, 제일원리 방법으로 접합부의 전자구조를 분석하여 그 메커니즘을 밝혔다. 광 전류는 빛에 의해 들뜬 전자들이 전도 띠로 들어가 흐르는 것인데, 들뜬 전자가 들어갈 수 있는 전도 띠에 존재하는 상태 수가 역방향 전압에 따라 비선형적으로 변화하며 그 변화가 비선형 광전류 특성과 일치함을 보였다.
권영균 교수는 “이번 연구 결과를 통해 전자 회로와 포토닉스를 결합하는 새로운 방식을 제안하였고 이를 이용하여 보다 효율적인 광전자 트랜지스터 및 다양한 광전자 논리 회로, 디지털-아날로그 컨버터, 그리고 디지털카메라의 이미지센서에 이르기까지 여러 가지 광전자 응용에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 권영균 교수가 공동교신저자로 참여하였으며, 박소라 박사과정 학생(2014년 2월 박사학위 취득)이 공동저자로 참여하였다.