초고난도 원자 수준 두께 제어
국방·통신 등 활용 범위 다양
한국나노기술원(원장 서광석)은 국방·의료·통신에 활용되는 중적외선 양자폭포레이저(QCL)용 화합물반도체 초격자 에피웨이퍼 소재 국산화 플랫폼을 구축했다고 26일 밝혔다.
기술원은 과학기술정보통신부 소재혁신 선도프로젝트, 산업통상자원부 산업기술혁신사업(산업핵심기술개발) 등 지원을 통해 7마이크로미터(㎛) 대역 중적외선용 인듐갈륨비소(InGaAs)·알루미늄인듐비소(AlInAs) 초격자 소재 에피웨이퍼를 금속유기화학기상증착법(MOCVD)으로 제작해 국산화에 성공했다.
양자폭포레이저는 일반적인 레이저와 달리 4~11㎛ 비교적 넓은 범위 중적외선 파장 영역의 빛을 만들 수 있어 국방·의료·통신 분야에 필수다.
중적외선 이상 파장의 빛은 민감한 센서시스템 제작을 가능케 해 원거리에서 폭발물을 감지하거나 가시광으로는 뿌옇게 보이는 물질을 투과한다. 원자 수준 두께를 제어하는 초고난도 소재 기술이 요구된다. 현재 미국, 스위스 등 소수 국가 기업만 상용화에 진입했다.
전동환 한국나노기술원 박사팀은 한일기 한국과학기술연구원 박사팀과 공동으로 원자 수준 두께를 제어하는 화합물반도체 중적외선용 InGaAs·AlInAs 초격자 소재 에피웨이퍼를 각각 MOCVD 및 분자선에피텍시(MBE) 방법으로 제작해 에피소재 기술 플랫폼을 구축했다.
그동안 금속유기화학기상증착법은 분자선에피텍시 방법에 비해 원자 수준 두께 제어가 어렵다고 인식됐다. 하지만 이번에 개발한 MOCVD법에 의한 양자폭포레이저 에피소재는 MBE법에 의한 소재와 유사한 성능의 0.4와트(W) 광출력과 7.67㎛ 파장이 측정돼 향후 관련 에피소재 양산화 전망이 밝다.
아울러 화합물반도체 에피소재 시제품 지원 및 상용화로 수입대체 효과는 물론이고 관련 산학연 연구역량 증대와 사업화 촉진도 기대된다.
기술원은 구축된 에피 소재 플랫폼을 기반으로 한일기 박사팀·임영안 한국전자통신연구원 박사팀과 고투시성 이미징 시스템 적용 연구(과학기술정보통부 소재혁신선도사업)를 진행 중이다.
서광석 한국나노기술원장은 “앞으로도 화합물반도체 에피소재 및 소자 관련 플랫폼 기술 개발을 통한 산학연 연구자 연구개발(R&D) 지원을 확대하고 양자기술 연구개발 인프라 구축을 추진해 나가겠다”고 말했다.
한편, 한국나노기술원은 나노기술 연구개발 및 상용화 지원, 기업 창업을 지원하는 국내 최대 나노인프라 기관이다. 반도체 소재·부품·장비 국산화, 시스템반도체 산업 육성 등 국가 핵심정책에 적극 대응하고, 기초·원천연구 결과를 산업현장에 전파하는 나노기술 연구개발사업화(R&DB) 거점기관 역할을 하고 있다.
수원=김동성기자 estar@etnews.com
