전자 대신 빛으로 신호를 전달할 수 있는 새로운 방식의 광자 다이오드가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
KAIST(총장 강성모) 물리학과 조용훈 교수 연구팀은 반도체 나노와이어를 이용해 빛을 한쪽 방향으로만 선택적으로 전달할 수 있는 신개념 광자 다이오드를 개발했다고 18일 밝혔다.
이 기술 개발은 한국연구재단 중견연구자 지원 사업과 KAIST EEWS 연구센터의 지원을 받아 고석민(제1저자)·공수현(제2저자) 박사과정 연구원이 진행했다.
연구진은 나노와이어에 형성된 양자 우물(전자가 빠지기 쉬운 영역)의 두께와 양자 우물 층의 인듐 함량을 길이 방향으로 연속 제어하는 방법으로 빛의 강도가 서로 다른, 높은 효율의 광자 다이오드를 만들어냈다.
이 광자 다이오드는 직경이 수백 ㎚, 길이가 수 ㎛ 정도로 크기가 매우 작은데다 입사광 편광방향에도 덜 민감해 고집적회로에 사용할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.
기존에는 비대칭메타 물질이나 광결정구조 등을 이용한 광자 다이오드 제작이 이루어져 왔다. 그러나 이 방식은 세밀한 작업이 어려워 고집적회로에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 입사광의 편광방향과 입사 각도에도 민감해 제한된 환경에서만 사용할 수 있었다.
조용훈 교수는 “집적회로에서 전자 대신에 광자를 활용하면 정보의 전달속도가 빛의 속도에 근접할 정도로 빨라질 것으로 예상된다”고 말했다.
이 연구 결과는 나노 분야 국제 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 9월10일자 표지논문으로 게재됐다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com