Zuid-Koreaanse onderzoekers hebben met succes technologie ontwikkeld om massaal quantum dot lasers te produceren, die veel worden gebruikt in datacenters en quantum communicatie. De doorbraak maakt de weg vrij voor het verlagen van de productiekosten van halfgeleiderlasers tot een zesde van het huidige niveau.
Het Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) heeft bekendgemaakt dat het voor het eerst in Korea een technologie heeft ontwikkeld voor de massaproductie van quantumdotlasers met behulp van een MOCVD-systeem (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
De ETRI Optical Communication Components Research Division heeft met succes indiumarsenide/galliumarsenide (InAs/GaAs) quantum dot laserdiodes ontwikkeld op galliumarsenide (GaAs) substraten voor de 1,3 µm golflengteband die wordt gebruikt in optische communicatie.
Traditioneel worden quantum dot laserdiodes geproduceerd met behulp van moleculaire bundel epitaxie (MBE) technologie, maar deze methode is inefficiënt vanwege de trage groeisnelheid, waardoor massaproductie een uitdaging is. Door MOCVD te gebruiken, dat een hogere productie-efficiëntie heeft, heeft het onderzoeksteam de productie-efficiëntie van quantum dot lasers aanzienlijk verbeterd. Quantum dot lasers staan bekend om hun uitstekende temperatuurkarakteristieken en sterke tolerantie voor substraatdefecten, wat grotere substraatoppervlakken mogelijk maakt, waardoor het stroomverbruik en de productiekosten worden verlaagd.
De nieuw ontwikkelde quantum dot-productietechnologie heeft een hoge dichtheid en goede uniformiteit. De geproduceerde quantum dot-halfgeleiderlaser kan continu werken bij temperaturen tot 75 graden Celsius, wat aangeeft dat de MOCVD-technologie wereldwijd toonaangevende resultaten heeft behaald.
Voorheen gebruikte optische communicatieapparatuur dure 2-inch indiumfosfide (InP) substraten, wat resulteerde in hoge productiekosten. De nieuwe technologie gebruikt galliumarsenide substraten die minder dan een derde van InP substraten kosten en naar verwachting de productiekosten van communicatiehalfgeleiderlasers tot minder dan een zesde zullen verlagen.
De technologie kan substraten met een groot oppervlak gebruiken, waardoor de procestijd en materiaalkosten aanzienlijk kunnen worden verlaagd.
Het onderzoeksteam is van plan om deze technologie verder te optimaliseren en te verifiëren om de betrouwbaarheid ervan te verbeteren en deze over te dragen aan binnenlandse optische communicatiebedrijven. Deze bedrijven zullen belangrijke technologie- en infrastructuurondersteuning ontvangen via ETRI's halfgeleidergieterij om de commercialisering te versnellen.
De vermindering van de ontwikkelingstijd en productiekosten zal naar verwachting de productprijsconcurrentiekracht verbeteren en mogelijk het internationale marktaandeel vergroten. Deze vooruitgang zal naar verwachting de ontwikkeling van de binnenlandse optische communicatiecomponentenindustrie bevorderen.
In de moderne maatschappij is optische communicatie onze pijlerindustrie. Deze prestatie van het onderzoeksteam zal de ontwikkeling van lichtbronnen, de verbinding van appartementengebouwen met grote steden en optische kabels voor onderzeeërs revolutioneren.
Professor Dae Myung Geum van de Chungbuk National University, een van de deelnemers aan dit onderzoek, zei: "De massaproductietechnologie van quantum dots kan de productiekosten van dure optische communicatieapparatuur aanzienlijk verlagen, de concurrentiekracht van de optische communicatiecomponentenindustrie van het land verbeteren en een grote bijdrage leveren aan fundamenteel wetenschappelijk onderzoek." Dr. Ho Sung Kim van de afdeling Optical Communication Component Research van ETRI zei: "Deze onderzoeksprestatie is een goed voorbeeld van het verzekeren van commerciële levensvatbaarheid en fundamentele innovatie, en heeft het potentieel om het paradigma van de optische communicatiehalfgeleiderlaserindustrie te veranderen."
