한국 연구원들이 데이터 센터와 양자 통신에 널리 사용되는 양자점 레이저를 대량 생산하는 기술을 성공적으로 개발했습니다. 이 획기적인 성과는 반도체 레이저의 생산 비용을 현재 수준의 1/6로 줄이는 길을 열었습니다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 국내 최초로 금속 유기화학 기상 증착(MOCVD) 시스템을 이용해 양자점 레이저를 대량 생산하는 기술을 개발했다고 밝혔습니다.
ETRI 광통신부품연구부는 광통신에 사용되는 1.3µm 파장 대역의 갈륨비소화물(GaAs) 기판에 인듐비소화물/갈륨비소화물(InAs/GaAs) 양자점 레이저 다이오드를 성공적으로 개발했습니다.
전통적으로 양자점 레이저 다이오드는 분자 빔 에피택시(MBE) 기술을 사용하여 생산되지만, 이 방법은 성장 속도가 느려 비효율적이어서 대량 생산이 어렵습니다. 연구팀은 생산 효율성이 더 높은 MOCVD를 활용하여 양자점 레이저의 생산 효율성을 크게 개선했습니다. 양자점 레이저는 뛰어난 온도 특성과 기판 결함에 대한 강한 내성으로 알려져 있어 더 큰 기판 영역을 허용하여 전력 소비와 생산 비용을 줄일 수 있습니다.
새롭게 개발된 양자점 제조 기술은 밀도가 높고 균일성이 좋습니다. 생산된 양자점 반도체 레이저는 최대 75도 셀시우스의 온도에서 연속 작동할 수 있어 MOCVD 기술이 세계 최고의 성과를 달성했음을 나타냅니다.
기존 광통신 장비는 고가의 2-인치 인듐포스파이드(InP) 기판을 사용해 제조 비용이 높았습니다. 새로운 기술은 InP 기판의 1/3도 안 되는 갈륨비소 기판을 사용해 통신용 반도체 레이저의 제조 비용을 1/6 이하로 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다.
이 기술은 대면적 기판을 사용할 수 있으므로 공정 시간과 재료비를 크게 줄일 수 있습니다.
연구팀은 이 기술을 더욱 최적화하고 검증하여 신뢰성을 높이고 국내 광통신 기업에 이전할 계획이다. 이들 기업은 ETRI의 반도체 파운드리를 통해 핵심 기술과 인프라 지원을 받아 상용화를 가속화할 예정이다.
개발 시간과 생산 비용의 감소는 제품 가격 경쟁력을 강화하고 잠재적으로 국제 시장 점유율을 높일 것으로 기대됩니다. 이러한 진전은 국내 광통신 부품 산업의 발전을 촉진할 것으로 기대됩니다.
현대 사회에서 광통신은 우리의 기둥 산업입니다. 연구팀의 이 업적은 광원 개발, 아파트 건물과 대도시의 연결, 해저 광케이블에 혁명을 일으킬 것입니다.
이번 연구에 참여한 충북대 금대명 교수는 "양자점 대량 생산 기술은 고가의 광통신 장비 생산 비용을 크게 낮출 수 있고, 국내 광통신 부품 산업의 경쟁력을 높이고 기초과학 연구에 큰 기여를 할 수 있다"고 말했다. ETRI 광통신 부품 연구단 김호성 박사는 "이번 연구 성과는 사업성과 근본적 혁신을 보장하는 가장 좋은 사례이며, 광통신 반도체 레이저 산업의 패러다임을 바꿀 잠재력을 가지고 있다"고 말했다.
