상기 목표를 달성하기 위해 본 연구는 다음 3가지 주제를 다루고자 한다.
1) 고품질의 대면적(5x5mm2 이상) Ge-기반 2차원 할로겐 페로브스카이트 단결정 성장법 확보
2) 원편광 photoluminescence excitation (PLE) 분광학을 이용한 라쉬바 효과 및 입사광의 파장 의존성 연구
3) 공명 2광자 흡수를 이용한 스핀 편광 지수 극대화
본 연구에 사용될 시료는 공간대칭성이 깨진 2차원 구조인 BA2GeI4 단결정이고, 이를 2단계 액상법으로 성장한다. PLE 분광학을 이용하여 Rashba splitting 에너지를 측정하고, 라쉬바 효과의 파장 의존성을 실험적으로 규명한다. 고효율의 엑시톤 스핀 제어를 위해서는 입사광의 에너지가 bandgap과 정확히 일치하는 resonant excitation을 이용해야 한다. 공명 1광자 흡수의 입/출력 선별 문제를 비선형 광학적 공명 2광자 흡수 방법으로 해결하는 것이 본 연구의 핵심주제이다. 출력 PL의 원편광도에 근거하여 최적의 2광자 스핀트로닉스 조건을 결정한다. 목표하는 Rashba 스핀 편광 지수는 90% 이상이다.
본 연구는 기본 물성 연구 및 신물성에 기반한 소자응용 연구를 주축으로 하되, 다음과 같은 분야를 강조한다.
고품위의 2차원 소재 및 반데르발스 헤테로구조 합성 및 물성 규명
스핀 물성 및 양자수송 현상
엑시톤 물리 및 비선형광학
기능성 소자
본 연구사업의 핵심 활동은 공동연구와 공동심포지엄으로 이루어진다.
3개국 연구진의 긴밀한 교류와 연구결과의 공유를 위해 매년 3회의 공동심포지엄(국가별로 1회)을 개최한다.
첫 공동심포지엄에서는 심층 토론세션을 운영하여 참여 연구진의 연구분야에 대한 상호 이해를 깊게 함으로써 연구주제별로 공동연구 그룹이 형성되도록 한다.
매 공동심포지엄에서는 공동연구 그룹들의 연구결과를 전체 연구진이 공유하고, 이를 통해 새로운 연구협력을 모색한다.
연구에 참여하는 학생과 연구원들을 상호 교환함으로써 장단기 연수를 통해 서로 상대방의 연구실에서 새로운 연구방법을 습득하고, 공동연구를 통한 파트너십을 함양한다.