데이터 센터나 양자 통신 등에 널리 쓰이는 양자점 레이저를 대량 생산할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그동안 연구용으로만 사용되었던 양자점 레이저를 유기화학 기상 증착장비(MOCVD) 시스템을 이용해 국내 최초로 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

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

기존 양자점 레이저 다이오드는 분자선 증착 장비(MBE)를 이용해 만들어졌으나, 해당 장비는 증착 속도가 느려 생산 효율이 낮아 양산이 어려웠다.

연구진은 생산 효율이 높은 MOCVD를 활용하여 양자점 레이저의 생산성을 높였다. 양자점 레이저는 온도 특성이 좋고 기판 결함에 대해 자유롭기 때문에 기판의 대면적화가 가능하며, 이를 통해 저전력 광원 개발이 가능해져 소비 전력을 대폭 줄이고 생산 단가도 줄일 수 있다.

연구진이 개발한 양자점 제조 기술은 양자점의 밀도가 높고 매우 균일하다는 장점을 가지고 있으며, 개발한 양자점 반도체 레이저는 최대 75도까지 연속 동작했다. 이는 유기화학 기상 증착법의 결과로는 세계 최고 수준이다.

기존 통신용 소자는 고가의 2인치 크기의 인듐인(InP) 기판을 사용해 제조 단가가 매우 높았으나, 본 기술은 인듐인 기판보다 가격이 1/3 이하이며 최대 6인치 갈륨비소(GaAs) 기판을 사용해 통신용 반도체 레이저 제조 비용을 1/6 이하로 낮출 수 있을 것으로 연구진은 보고 있다.

기술은 결함 밀도가 높은 대면적 기판을 활용할 수 있어 공정 시간 단축 및 소재 비용 절감이 쉽게 이루어질 수 있다.

연구진은 본 성과를 더욱 고도화하고 검증을 통해 신뢰성을 높여 국내 광통신 기업에 기술 이전할 계획이다. 이를 통해 광통신 부품 산업의 경쟁력을 강화하고 국내 광통신 인프라 구축에 기여할 것으로 기대된다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
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