국내 연구진이 데이터센터나 양자통신 등에 널리 쓰이는 양자점 레이저를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 반도체 레이저 생산단가를 기존 대비 6분의 1로 줄이는 길을 열었다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 광통신부품연구실이 유기화학 기상 증착장비(MOCVD) 시스템을 이용해 국내 최초로 양자점 레이저를 대량생산할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.
기존 양자점 레이저 다이오드는 분자선증착장비(MBE)를 이용해 만들었는데 증착 속도가 느리고 생산 효율이 낮아 양산이 어려웠다. 연구진은 생산 효율이 높은 MOCVD를 활용해 생산성을 높였다.
양자점 레이저는 온도특성이 좋고 기판 결함에서 비교적 자유롭다. 기판 대면적화가 가능하다. 이로써 저전력 광원 개발이 가능해 소비전력을 대폭 줄이고 생산단가도 줄일 수 있다.
연구진이 개발한 양자점 제조 기술은 양자점 밀도가 높고 매우 균일하다. 양자점 반도체 레이저는 최대 75도까지 연속 동작했다. 유기화학기상증착법 결과로는 세계 최고 수준이다.
추가로 갈륨비소 기판을 사용해 레이저 제조 비용도 극히 낮췄다. 기존 통신용 소자는 고가인 2인치 크기 인듐인 기판을 사용해 제조 단가가 매우 높았다. 이번 기술은 인듐인 기판보다 가격이 3분의 1 이하인 최대 6인치 갈륨비소 기판을 사용했다. 통신용 반도체 레이저 제조 비용을 6분의 1 이하로 낮출 수 있을 전망이다.
연구진은 이 성과를 더 고도화하고 신뢰성을 높여 국내 광통신 기업에 이전할 계획이다. ETRI 통신용 반도체 파운드리를 통해 핵심 기술 및 인프라를 지원받아 제품 상용화 시기를 단축할 예정이다.
향후 제품 가격 경쟁력을 높여 해외시장 점유율을 높일 수 있다. 국내 광통신 부품 산업 성장을 촉진한다.
김호성 ETRI 광통신부품연구실 박사는 “이번 연구 결과는 상업성과 원천성을 동시에 확보한 사례로 향후 광통신용 반도체 레이저 산업 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 결과”라고 말했다.
이번 성과는 ETRI 기본사업 'ICT 창의기술 개발' 과제로 이뤄졌다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
