Plasmon Enhanced Terahertz Emission from Single Layer Graphene

김대식 교수 연구팀과 네덜란드 TU Delft의 Paul C. M. Planken 교수 연구팀, 서울대 기계항공공학부 김용협 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 single layer graphene에 펨토초(10^-15 s), 레이저를 입사시켰을 때 피코초(10^-12 s) 펄스인 테라헤르츠 파(Terahertz wave)가 발생하는 것을 관측하였고 나아가 금속 표면 플라즈몬(surface plasmons)을 이용하여 발생하는 테라파의 세기를 100배 증폭시키는데 성공하였다. 본 연구에서는 Single layer graphene에서의 테라파 발생 원인이 ‘빛의 운동량이 전자의 운동량으로 전이되어 전류가 유도되는 현상’인 포톤 드래그 효과(photon drag effect)임을 증명하고, 표면 플라즈몬 여기를 위해 그래핀과 금속 나노 구조물을 결합한 경우 증폭된 테라파의 주 발생 원인이 금속-그래핀의 비대칭 구조에 의해 생성된 광정류 효과(optical rectification)임을 확인하였다.