연구진이 고밀도/고균일 양자점 AFM 및 양자점 레이저 기술을 선보이고 있다.(ETRI 제공)/뉴스1

국내 연구진이 광통신용 양자점 레이저 대량생산 기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그간 연구용으로만 쓸 수 있었던 양자점 레이저를 유기화학 기상 증착장비(MOCVD) 시스템을 이용해 국내 최초로 대량생산할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.기존 양자점 레이저 다이오드는 분자선증착장비(MBE)를 이용해 만들었다. 하지만 장비의 경우 증착 속도가 느려 생산 효율이 낮아 양산하기 쉽지 않았다.

이에 ETRI 광통신부품연구실은 생산성이 우수한 유기화학기상증착장비를 이용해 갈륨비소(GaAs) 기판 위에서 광통신용 1.3㎛ 파장대역에서 활용 가능한 인듐비소/갈륨비소(InAs/GaAs) 양자점 레이저 다이오드 개발에 성공했다.

연구진이 생산 효율이 높은 MOCVD를 활용, 양자점 레이저를 생산성을 높였다.

양자점 레이저는 온도특성이 좋고 기판 결함에 대해 비교적 자유롭다.이런 특성으로 기판 대면적화가 가능한 셈이다. 이로써 저전력 광원개발이 가능해 소비전력을 대폭 줄이고 생산단가도 줄일 수 있다.

연구진이 개발한 양자점 반도체 레이저는 최대 75도까지 연속 동작했다. 이는 유기화학기상증착법의 결과로는 세계 최고 수준이다.

기존 통신용 소자는 고가의 2인치 크기의 인듐인(InP) 기판을 사용해 제조 단가가 매우 높았다.

이에 따라 이번 개발한 기술이 가격은 3분의 1 이하이며 최대 6 인치 갈륨비소(GaAs) 기판을 사용해 통신용 반도체 레이저 제조 비용을 1/6 이하로 낮출 수 있을 것으로 연구진은 전망했다. 결함 밀도가 높은 대면적 기판을 활용할 수 있어 공정 시간 단축 및 소재 비용 절감이 쉽게 이루어질 수 있어서다.

연구진은 이 기술을 더욱 고도화, 검증을 통해 신뢰성을 높여 국내 광통신 기업에 이전한다는 계획이다.

이 연구에 참여한 금대명 충북대 교수는 “양자점 대량 생산 기술은 향후 고가의 광통신 소자의 생산단가를 낮출 수 있어 국가 광통신 부품 산업의 경쟁력을 강화뿐만 아니라, 기초과학 연구 분야에도 크게 기여할 수 있다”고 말했다.

ETRI 광통신부품연구실 김호성 박사는 “이번 연구 결과는 상업성과 원천성을 동시에 확보한 사례로 향후 광통신용 반도체 레이저 산업의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 결과”라고 했다.

이번 연구는 ETRI 기본사업 ‘ICT 창의기술 개발’과제를 통해 수행됐다.


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