전압 제어에 의한 질화붕소-그래핀 이종구조 양자광원

Abstract

육각 질화 붕소 (hexagonal boron nitride, h-BN)는 약 6 eV의 큰 밴드갭 덕분에 다이아몬드 NV센터와 같이 상온에서 동작하는 고체 기반 양자 광원(quantum light source, SPS)으로 대두되고 있다. h-BN양자 광원은 다양한 파장대에 에너지를 가지고 있으며 2차원 물질이므로 구조적 변형을 주기 쉽고, 다른 2차원 물질과 결합한 이종구조를 통해 내부의 결함을 전자기적으로 제어하기 용이하다. h-BN과 그래핀과의 이종구조는 그래핀이 거의 투명하고 층상물질이기 때문에 소자를 제작하기 쉽고 큰 전기장을 가할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 그래핀은 퀀칭(quenching)효과를 가지고 있어 h-BN SPS에서 방출되는 빛 세기를 감소시킨다. 이 논문은 전압을 가해 그래핀의 페르미 레벨(Fermi level)을 변화시킴으로써 그래핀에 의한 h-BN 방사체(emitter)의 퀀칭 효과를 전기적으로 제어한다. 그래핀에 의한 퀀칭 제어는 연속적이고 가역적인 과정이다. 또한 퀀칭 제어에 의해 emitter의 발광 세기가 매우 크게 바뀌거나 새로운 peak이 생기는 스위칭 효과를 관찰할 수 있다. 이러한 특성은 필요에 따라 전압을 가하여 emitter의 세기를 조절할 수 있는 양자광소자에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.