“생산단가 1/6로 절감” 양자점 레이저 ‘대량 생산’ 기술개발

국내에서 양자점 레이저를 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 양자점 레이저는 데이터센터, 양자 통신 등에 주로 쓰인다. 대량생산이 가능해지면서, 생산단가는 기존보다 1/6 수준으로 대폭 낮아질 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 본원 광통신부품연구실이 유기화학기상증착장비(MOCVD)를 이용해 갈륨비소(GaAs) 기판 위 광통신용 1.3㎛ 파장대역에서 활용 가능한 인듐비소/갈륨비소(InAs/GaAs) 양자점 레이저 다이오드를 개발하는 데 성공했다고 8일 밝혔다.

ETRI 연구진이 제작된 양자점 레이저 다이오드를 측정하고 있다. ETRI 제공

기존 양자점 레이저 다이오드는 분자선증착장비(MBE)를 이용해 만들었다. 이 장비는 증착 속도가 느려 생산 효율이 떨어지는 탓에 양산이 쉽지 않았다.

이와 달리 ETRI 연구진이 개발한 양자점 제조 기술은 양자점의 밀도가 높고, 매우 균일한 장점을 가졌다. 무엇보다 결함 밀도가 높은 대면적 기판을 활용할 수 있어 공정 시간 단축 및 소재 비용 절감이 비교적 쉽게 이뤄질 수 있다.

가령 기존 통신용 소자는 고가의 2인치 크기의 인듐인(InP) 기판을 사용해 제조 단가가 매우 높지만, 연구진이 개발한 기술은 인듐인 기판보다 가격은 1/3 이하, 최대 6 인치 갈륨비소(GaAs) 기판을 사용해 통신용 반도체 레이저 제조비용을 1/6 이하로 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

또 개발한 양자점 반도체 레이저는 최대 75도까지 연속 동작, 유기화학기상증착법의 결과로는 세계 최고 수준이라고 연구진은 강조했다.

연구진은 연구 성과를 고도화한 후 검증을 통해 신뢰성을 높여 국내 광통신 기업에 기술을 이전한다는 계획이다. 기술은 이전받은 기업은 ETRI 통신용 반도체 파운드리로 핵심 기술과 인프라를 지원받아 제품 상용화 시기를 단축할 수 있을 것으로 보인다.

연구 성과는 향후 개발 기간과 생산 비용을 크게 줄여 제품 가격 경쟁력을 높임으로써 해외시장 점유율을 끌어올리고, 국내 광통신 부품 산업의 성장을 촉진하는 데도 견인차 역할을 할 것으로 기대된다.

김호성 ETRI 광통신부품연구실 박사는 “이번 연구 결과는 상업성과 원천성을 동시에 확보한 사례”라며 “향후 광통신용 반도체 레이저 산업의 패러다임을 바꾸는 전기가 될 중요한 결과”라고 소개했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr