Among the quantum light sources that are the key elements of quantum information communication, the semiconductor light sources based on the semiconductor quantum dots have advantages as well as electric driving, and in particular, the nitride quantum dots formed on the pyramid apex are attracting attention as room temperature operation and optical characteristics. However, pyramidal quantum dot not only spread out the signal due to the sharp structure but also cause quantum wells as well as quantum dots to be formed when the pyramidal quantum dots are grown by the metal organic chemical vapor deposition method. Therefore, this study proposed two processes to increase photon collection efficiency by solid immersion lens and increase the purity of quantum light by selective quantum well etching.
양자정보통신의 핵심요소인 양자광원 중 반도체 양자점 기반의 단광자원은 여러 장점을 지니며, 특히 피라미드 구조체 위에 형성된 질화물 양자점은 상온구동 및 광학적인 특성으로 각광받고 있다. 그러나 반도체는 높은 굴절률로 인해 낮은 임계각으로 수집효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 유기금속화학기상증착법으로 피라미드 양자점을 성장할 경우 양자점 뿐만 아니라 양자우물도 동시에 형성이 되어 양자광 순도를 떨어뜨리게 된다. 따라서 본 연구는 광자 수집 효율 증대 및 양자광 순도를 높이기 위한 두가지 공정을 제안하였다. 피라미드 꼭지점에 two photon polymerization을 이용하여 immersion lens를 형성하여 전파방향성을 제어한다. 피라미드 꼭지점에 공정을 진행한 뒤, microphotonluminescenece를 이용하여 양자점의 far-field pattern을 측정하여, 수집 효율이 증대됨을 확인하였다. 또한 피라미드 옆면에 형성된 양자우물을 선택적으로 제거하는 식각공정을 진행하였다. 피라미드 꼭지점에만 보호막을 형성한 뒤 식각 공정을 통해 꼭지점을 제외한 나머지 부분을 제거를 하였다. 그리고 이를 PL을 이용하여 양자우물 제거를 통해 signal to nose ratio가 향상됬음을 확인하였다.
