발광다이오드(LED) 광원보다 더 밝고 에너지 효율이 높은 ‘백색 레이저(white laser)’가 개발됐다. 레이저는 1960년에 개발된 이래 다양한 산업에 활용되고 있다. 하지만 지금까지 백색광을 갖는 레이저 빔을 만들진 못했다.
애리조나주립대학 연구팀은 최근 반도체 레이저가 가시광선 전체 스펙트럼을 방출해 백색을 만들어낼 수 있다는 것을 증명했다. 이 연구팀은 백색 레이저를 만들어내는 나노시트를 개발했다.
나노시트는 크게 적색·녹색·청색 세 가지 기본 광(光)을 각각 발생시키는 부분으로 나눠진다. 이 세 가지 광을 조합해 어떤 색상도 구현할 수 있을 뿐 아니라 모든 영역의 광을 합쳐 백색 레이저를 만들어내는 것이다.
백색광은 모든 가시광선 스펙트럼의 파장이 완벽히 혼합될 때 나타난다. 하지만 가시광선 스펙트럼의 모든 파장을 만들기 위해서는 재료 간에 다른 격자상수(원자간 거리)와 에너지 밴드갭 등 여러 문제를 해결해야 한다.
연구팀은 필요한 모든 광을 발산할 수 있는 ‘단일형태’ 반도체 구조 개발을 목표로 세웠다. 나노기술이 실마리를 풀었다. 나노미터 크기에서는 격자상수의 차이가 수용되기 때문이다.
이번 연구는 레이저를 주요한 광원으로 활용할 수 있는 가능성을 높여줬다는 데 의미가 크다. 또 LED 광원을 잠재적으로 대체할 수 있다는 기대감도 심어줬다. 레이저는 더 밝고 에너지 효율적이다. TV와 같은 디스플레이의 선명도를 높일 수 있다. 현재 디스플레이 보다 70%정도 더 많은 색상을 표현할 수 있다고 연구팀은 강조한다.
이 밖에도 광기반 무선통신 ‘라이파이’에도 활용할 수 있다. 라이파이는 현재 와이파이보다 10배 이상 빠르다. 특히 백색광 라이파이는 현재 개발되고 있는 LED 기반 라이파이보다 10∼100배 정도 더 빠를 것으로 예상된다.
성현희기자 sunghh@etnews.com
