Południowokoreańscy naukowcy z powodzeniem opracowali technologię masowej produkcji laserów kropek kwantowych, które są szeroko stosowane w centrach danych i komunikacji kwantowej. Przełom otwiera drogę do zmniejszenia kosztów produkcji laserów półprzewodnikowych do jednej szóstej obecnego poziomu.
Instytut Badań Elektronicznych i Telekomunikacyjnych (ETRI) poinformował, że po raz pierwszy w Korei udało się opracować technologię masowej produkcji laserów wykorzystujących kropki kwantowe w oparciu o system osadzania chemicznego z fazy gazowej związków metaloorganicznych (MOCVD).
Dział Badań nad Komponentami Komunikacji Optycznej ETRI pomyślnie opracował diody laserowe z kropkami kwantowymi z arsenku indu/arsenku galu (InAs/GaAs) na podłożach z arsenku galu (GaAs) dla pasma długości fali 1,3 µm stosowanego w komunikacji optycznej.
Tradycyjnie diody laserowe z kropkami kwantowymi są produkowane przy użyciu technologii epitaksji z wiązki molekularnej (MBE), ale ta metoda jest nieefektywna ze względu na powolne tempo wzrostu, co utrudnia masową produkcję. Wykorzystując MOCVD, który ma wyższą wydajność produkcji, zespół badawczy znacznie poprawił wydajność produkcji laserów z kropkami kwantowymi. Lasery z kropkami kwantowymi są znane ze swoich doskonałych charakterystyk temperaturowych i dużej tolerancji na defekty podłoża, co pozwala na większe powierzchnie podłoża, zmniejszając tym samym zużycie energii i koszty produkcji.
Nowo opracowana technologia produkcji kropek kwantowych charakteryzuje się wysoką gęstością i dobrą jednorodnością. Wytworzony laser półprzewodnikowy z kropkami kwantowymi może pracować nieprzerwanie w temperaturach do 75 stopni Celsjusza, co wskazuje, że technologia MOCVD osiągnęła wiodące na świecie wyniki.
Wcześniej sprzęt do komunikacji optycznej wykorzystywał drogie 2-calowe podłoża z fosforku indu (InP), co skutkowało wysokimi kosztami produkcji. Nowa technologia wykorzystuje podłoża z arsenku galu, które kosztują mniej niż jedną trzecią kosztów podłoży InP i oczekuje się, że obniżą koszty produkcji laserów półprzewodnikowych do komunikacji do mniej niż jednej szóstej.
Technologia ta umożliwia wykorzystanie podłoży o dużej powierzchni, co pozwala znacząco skrócić czas procesu i obniżyć koszty materiałów.
Zespół badawczy planuje dalszą optymalizację i weryfikację tej technologii, aby poprawić jej niezawodność i przekazać ją krajowym firmom zajmującym się komunikacją optyczną. Firmy te otrzymają kluczowe wsparcie technologiczne i infrastrukturalne za pośrednictwem odlewni półprzewodników ETRI w celu przyspieszenia komercjalizacji.
Oczekuje się, że skrócenie czasu rozwoju i kosztów produkcji zwiększy konkurencyjność cenową produktu i potencjalnie zwiększy udział w rynku międzynarodowym. Oczekuje się, że ten postęp będzie promował rozwój krajowego przemysłu komponentów komunikacji optycznej.
W nowoczesnym społeczeństwie komunikacja optyczna jest naszą branżą filarową. To osiągnięcie zespołu badawczego zrewolucjonizuje rozwój źródeł światła, połączenie budynków mieszkalnych z dużymi miastami i podmorskie kable optyczne.
Profesor Dae Myung Geum z Chungbuk National University, jeden z uczestników tych badań, powiedział: „Masowa technologia produkcji kropek kwantowych może znacznie obniżyć koszty produkcji drogiego sprzętu do komunikacji optycznej, poprawić konkurencyjność krajowego przemysłu komponentów komunikacji optycznej i wnieść wielki wkład w podstawowe badania naukowe”. Dr Ho Sung Kim z Wydziału Badań Komponentów Komunikacji Optycznej ETRI powiedział: „To osiągnięcie badawcze jest najlepszym przykładem zapewnienia opłacalności komercyjnej i fundamentalnej innowacji oraz ma potencjał zmiany paradygmatu przemysłu laserów półprzewodnikowych do komunikacji optycznej”.
