ETRI '광통신 양자점 레이저 대량 생산기술 개발'

저비용⋅대면적 실현, 관련산업 패러다임 전환 기대

기사승인 2024-05-08 17:50:38

데이터센터, 양자통신 등에 널리 쓰이는 ‘양자점 레이저’를 대량 생산하는 기술이 국내에서 개발됐다.

이에 따라 광통신용 반도체 레이저 생산단가가 1/6 수준으로 크게 줄어 관련 산업경쟁력이 강화될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 광통신부품연구실 연구팀이 기존 연구용에 한정됐던 양자점 레이저를 ‘유기화학 기상 증착장비(MOCVD)’를 이용해 대량 생산할 수 있는 기술을 국내 최초로 개발했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 생산성이 우수한 MOCVD로 갈륨비소 기판을 활용해 광통신용 1.3㎛ 대역에서 활용할 수 있는 인듐비소/갈륨비소 양자점 레이저 다이오드 개발에 성공했다.

기존 양자점 레이저 다이오드 제작은 ‘분자선 증착장비(MBE)’를 이용, 느린 증착속도로 생산효율이 낮기 때문에 양산이 쉽지 않았다. 이울러 기존 통신용 소자는 고가의 2인치 크기 인듐인 기판을 사용하기 때문에 제조단가도 매우 높았다.

이에 연구팀은 생산효율이 높은 MOCVD를 활용해 양자점 레이저 생산성을 높였다.

양자점 레이저는 온도특성이 좋고 기판 결함에 대해서도 자유롭기 때문에 서 기판 대면적화에 유리하고, 이는 저전력 광원개발을 가능케 하고 생산단가도 낮추는 장점이 있다.

연구팀이 개발한 양자점 레이저는 밀도가 높고 균일할 뿐 아니라 최대 75℃ 조건에서도 연속으로 동작는 세계 최고 수준의 성능을 갖췄다.

특히 연구팀이 개발한 기술은 인듐인 기판보다 가격을 1/3 이하로 낮추면서도 갈륨비소 기판을 최대 6인치 크기로 사용할 수 있어 제조비용을 1/6 이하로 감축, 공정시간 단축과 소재 비용절감에도 유리하다.

연구팀은 이번 성과를 고도화하고 신뢰성을 높여 국내 광통신 기업에 기술을 이전, 상용화를 앞당길 계획이다.

또 이를 통해 향후 개발기간과 생산비용을 더욱 줄여 경쟁력를 높임으로써 해외시장에서도 유리한 위치에 설 것으로 전망했다.

이번 연구에 참여한 금대명 충북대 교수는 “양자점 대량 생산기술은 광통신 소자의 생산단가를 낮춰 산업경쟁력을 강화할 수 있다”고 설명했다.

또 김호성 ETRI 광통신부품연구실 박사는 “이번 연구 결과는 상업성과 원천성을 동시 확보한 사례로, 향후 광통신 반도체 레이저 산업의 패러다임을 바꿀 수 있을 것”이라고 말했다.