표면 플라즈몬 유도 방출 증폭 구조(Surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation, Spaser)를 기반으로 한 나노 레이저는 회절 한계를 돌파하는 칩 위의 결맞은 광원 실현에 중요한 방법입니다. 본 논문에서는 Glass/Ag/SiO₂/콜로이드 양자점(CQDs)을 기반으로 한 혼합 도파관-표면 플라즈몬 극화자 구조를 설계 및 제작하였고, 이 구조에서 녹색 ZnCdSe/ZnS 코어-쉘 양자점의 증폭된 자발 방출(Amplified spontaneous emission, ASE) 성능을 연구하였습니다. 이 구조는 매우 국소화된 혼합 도파관-표면 플라즈몬 극화자 모드를 지원하며, 광장은 초박막(~15 nm) SiO₂ 분리층에 강하게 국소화되어 있습니다. 퍼셀 효과의 영향으로 순수 CQD 박막에 비해 Spaser 구조 내 CQD의 형광 수명이 현저히 단축되었으며 이중 지수 감쇠 특성을 나타냈습니다. 광 펌핑 조건에서 이 소자는 86 µJ∙cm⁻²의 낮은 임계값과 0.91의 선형 편광도를 가진 TM 편광 ASE를 실현하였고, 임계값 전후로 발산 각이 뚜렷이 감소하였습니다. 본 연구는 혼합 도파관-표면 플라즈몬 극화자 모드가 CQD ASE 특성 조절에 미치는 법칙을 규명하여, 용액 공정을 기반으로 편광 제어가 가능한 칩 통합형 나노 광원 개발에 실험적 근거와 물리적 참고를 제공합니다.

콜로이드 양자점; 표면 플라즈몬 유도 방출 증폭; 표면 플라즈몬 극화자; 증폭 자발 방출