*논문 링크: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03233
본교 물리학과 소재필 교수가 미국 코넬대학교 Gregory D. Fuchs 교수 연구팀과 함께 플라즈모닉 광공진기와 결합된 양자광원 연구를 Nano Letters지에 발표하였다. Nano Letters는 Impact factor 9.6 (2023 JCR 기준)의 응용물리 분야 (Physics, Applied) 상위 10% 학술지이며, 게제된 논문의 제목은 ‘Purcell Enhancement and Spin Spectroscopy of Silicon Vacancy Centers in Silicon Carbide Using an Ultrasmall Mode-Volume Plasmonic Cavity’이다.
본 연구에서 소재필 교수는 실리콘 카바이드의 원자 결함중 하나인 실리콘 공동 (silicon vacancy)를 약 1 마이크로미터 크기의 아주 작은 플라즈모닉 광공진기에 결합하고, 양자광원-광공진기 간의 상호작용을 탐구하였다. 특히, 이 구조에서 양자 광원의 밝기에 해당하는 자발 방출 속도를 최대 48배 증가시키고, 이 효과로 인해 결함 내에 존재하는 전자의 바닥상태의 스핀상태가 광학적으로 안정화되는 현상을 발견하였다. 이러한 연구 결과는 양자 네트워크 기술을 발전시키기 위한 양자광소자 개발의 초석으로, 효율적인 양자광원 및 양자메모리 구현 등의 다양한 응용 분야에 사용될 것으로 기대된다.
한편, 본 연구는 교육부 지정 대학중점연구소인 기초과학융합연구소의 지원을 받았으며, 소재필 교수가 주저자 및 교신저자로써 참여하여 미국 코넬대학교에서 Gregory D. Fuchs 교수의 지도와 함께 수행하였다.
