김대익(24), 치부조켄넷(35) 전자공학과 석사과정생과 싱가포르 난양공대 남동욱(전 인하대 전자공학과 교수) 교수 연구팀은 4족 원소(티타늄, 게르마늄, 하프늄, 러더포듐) 중 빛을 방출하는 성질이 상대적으로 뛰어난 게르마늄을 마치 고무줄처럼 늘려 빛 방출 효율을 개선하는 방안을 제안했다.
이러한 내용을 담은 논문 ‘Low-threshold optically pumped lasing in highly strained germanium nanowires(고도로 팽창변형된 게르마늄 나노와이어에서의 낮은 임계 광 펌핑으로 인한 레이징 현상)’는 네이처(Nature) 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 온라인판 최신호에 게재됐다.
연구팀은 늘어난 게르마늄 나노 선을 극저온 상태로 만들어 게르마늄 내 빛 손실을 최소화했다. 실험을 통해 게르마늄이 빛을 직접 증폭하는 것이 가능하다는 점을 증명했다.
또 기존 방식에 비해 수 십 배 이상 낮은 전류로도 레이저 구동이 가능하다는 점도 확인했다. 이는 저전력으로도 작동하는 초소형 광컴퓨터 개발을 앞당길 것으로 전망하고 있다.
게르마늄 레이저는 적외선 영역의 빛을 내놓기 때문에 초소형 적외선 바이오 센서를 가능하게 하고 웨어러블 소자 대량생산에도 기여할 것으로 보고 있다.
연구에 참여한 김대익 학생은 “게르마늄과 같은 4족 원소를 기반으로 한 물질은 빛의 방출 효율이 낮고 빛의 증폭 현상을 구현하기 힘들어 고효율 광컴퓨터용 레이저로 개발이 불가능하다고 여겨왔다”며 “이번에 우리 연구팀이 게르마늄을 이용한 레이저 구현을 가능하게 했다는 것은 앞으로 광컴퓨터 개발 등에 큰 기여를 하게 될 것이라는 데 의미가 있다”고 말했다.
인천=정창교 기자 jcgyo@kmib.co.kr
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