일반기술

스핀 광자결정의 제조와 물성

1. 기술의 개요초고속, 대용량 및 신뢰성을 필요로 하는 앞으로의 컴퓨터 및 광통신에서는 보다 빠르고, 편리한 정보전달 기능이 요구될 것이다. 이러한 요구는 광통신 시스템을 구성하는 핵심 기반기술인 컴퓨터 및 통신 부품의 고속화, 대용량화에 대한 연구를 바탕으로 이루질 수 있다. 최근에는 이와 같은 요구를 만족시키며 다수의 신소자로 발전 가능한 광자결정 (photonic crystal : PC)과 여기에서 한걸음 더 나아간 스핀 광자결정 [spin-PC 또는 magnetic-PC (MPC)]에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 포토닉밴드갭 (photonic bandgap : PBG)을 가지는 광자결정은 다른 굴절율을 가지는 물질들이 반복 배열되는 구조를 가지며, 광기술에서의 포토닉밴드갭은 반도체에서 에너지갭에 대응된다. 또한, 스핀 광자결정은 주기적인 비자성체의 배열에 자성체를 삽입함으로써 외부자장에 따른 자기적인 제어도 가능하게 된다. 보통의 광자결정에 비해 물성 조절 수단이 하나 더 많아지기 때문에 보다 더 많은 응용 가능성을 가지고 있다.2. 기술의 특징반금속 강자성체로 예견되어 온 Co2MnSi 비정질 박막이 상온에서는 자성을 띠지 않으나 결정화 되면 자성체로 되는 특성을 이용하여, 비정질 박막에 펨토초 레이저 펄스를 이용한 두 빛의 간섭 방법으로 원하는 미소영역만 선택적으로 조사하여 결정화 시키는 매우 간단한 방법으로 1차원 스핀 광자결정을 제조하였다. 이와 같이 인공적으로 제작된 스핀 광자결정은 유전함수의 비대각 성분을 가지는 금속 자성물질의 광자성과 대각 성분만을 가지는 금속 비자성 물질의 광물성이 주기적으로 결합된 구조로 새로운 물성을 가진다. 제조된 1차원 스핀 광자결정에 빛을 반사시킨 후 0차의 반사된 빛과 1차의 회절 된 빛에 대한 광자성 효과를 측정한 결과, 1차 회절 된 빛에서의 광자성 커 회전이 0차의 반사된 빛에 비해 18배나 향상된 광자성 커 (Kerr) 회전을 나타냄을 관찰하였다. 특히 광자결정에 스핀을 결합시켜 광자성 효과 등이 향상된 결과는 앞으로 초고속고효율의 첨단 디스플레이 소자로 응용될 것이다.