Южнокорейские исследователи успешно разработали технологию массового производства квантовых точечных лазеров, которые широко используются в центрах обработки данных и квантовых коммуникациях. Прорыв открывает путь к снижению себестоимости производства полупроводниковых лазеров до одной шестой от текущего уровня.
Научно-исследовательский институт электроники и телекоммуникаций (ETRI) объявил о разработке технологии массового производства лазеров на квантовых точках с использованием системы химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD) впервые в Корее.
Подразделение исследований оптических коммуникационных компонентов ETRI успешно разработало квантовые лазерные диоды на основе арсенида индия/арсенида галлия (InAs/GaAs) на подложках из арсенида галлия (GaAs) для диапазона длин волн 1,3 мкм, используемого в оптической связи.
Традиционно лазерные диоды на квантовых точках производятся с использованием технологии молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), но этот метод неэффективен из-за медленной скорости роста, что затрудняет массовое производство. Используя MOCVD, который имеет более высокую эффективность производства, исследовательская группа значительно повысила эффективность производства лазеров на квантовых точках. Лазеры на квантовых точках известны своими превосходными температурными характеристиками и высокой устойчивостью к дефектам подложки, что позволяет использовать более крупные площади подложки, тем самым снижая энергопотребление и производственные затраты.
Недавно разработанная технология производства квантовых точек отличается высокой плотностью и хорошей однородностью. Изготовленный квантовый точечный полупроводниковый лазер может работать непрерывно при температурах до 75 градусов по Цельсию, что свидетельствует о том, что технология MOCVD достигла ведущих в мире результатов.
Ранее в оптическом коммуникационном оборудовании использовались дорогие 2--дюймовые подложки из фосфида индия (InP), что приводило к высоким производственным затратам. Новая технология использует подложки из арсенида галлия, которые стоят менее трети подложек InP и, как ожидается, снизят себестоимость производства коммуникационных полупроводниковых лазеров до менее одной шестой.
Технология позволяет использовать подложки большой площади, что позволяет значительно сократить время процесса и материальные затраты.
Исследовательская группа планирует продолжить оптимизацию и проверку этой технологии для повышения ее надежности и передать ее отечественным компаниям оптической связи. Эти компании получат ключевую технологическую и инфраструктурную поддержку через полупроводниковый литейный завод ETRI для ускорения коммерциализации.
Ожидается, что сокращение времени разработки и производственных затрат повысит конкурентоспособность цен на продукцию и потенциально увеличит долю на международном рынке. Ожидается, что этот прогресс будет способствовать развитию отечественной отрасли оптических коммуникационных компонентов.
В современном обществе оптическая связь является нашей опорной отраслью. Это достижение исследовательской группы произведет революцию в развитии источников света, подключении многоквартирных домов к крупным городам и подводных оптических кабелей.
Профессор Дэ Мён Гым из Национального университета Чунгбук, один из участников этого исследования, сказал: «Технология массового производства квантовых точек может значительно снизить себестоимость дорогостоящего оптического коммуникационного оборудования, повысить конкурентоспособность отрасли оптических коммуникационных компонентов страны и внести большой вклад в фундаментальные научные исследования». Доктор Хо Сон Ким из отдела исследований оптических коммуникационных компонентов ETRI сказал: «Это исследовательское достижение является лучшим примером обеспечения коммерческой жизнеспособности и фундаментальных инноваций и имеет потенциал изменить парадигму отрасли оптических коммуникационных полупроводниковых лазеров».
