Sydkoreanska forskare har framgångsrikt utvecklat teknik för att massproducera kvantpunktslasrar, som används flitigt i datacenter och kvantkommunikation. Genombrottet banar väg för att sänka produktionskostnaden för halvledarlasrar till en sjättedel av den nuvarande nivån.
Elektronik- och telekommunikationsforskningsinstitutet (ETRI) meddelade att de har utvecklat teknik för att massproducera kvantpunktslasrar med hjälp av ett system för metallorganisk kemisk ångdeposition (MOCVD) för första gången i Korea.
ETRI Optical Communication Components Research Division har framgångsrikt utvecklat indiumarsenid/galliumarsenid (InAs/GaAs) kvantpunktlaserdioder på galliumarsenid (GaAs)-substrat för 1,3 µm våglängdsbandet som används i optisk kommunikation.
Traditionellt produceras kvantpunktlaserdioder med hjälp av molekylär strålepitaxi (MBE), men denna metod är ineffektiv på grund av dess långsamma tillväxthastighet, vilket gör massproduktion utmanande. Genom att använda MOCVD, som har en högre produktionseffektivitet, har forskargruppen avsevärt förbättrat produktionseffektiviteten för kvantpunktslasrar. Kvantpunktslasrar är kända för sina utmärkta temperaturegenskaper och starka toleranser mot substratdefekter, vilket möjliggör större substratytor, vilket minskar strömförbrukningen och produktionskostnaderna.
Den nyutvecklade quantum dot tillverkningstekniken har hög densitet och god enhetlighet. Den producerade kvantpunktshalvledarlasern kan arbeta kontinuerligt vid temperaturer upp till 75 grader Celsius, vilket indikerar att MOCVD-tekniken har uppnått världsledande resultat.
Tidigare använde optisk kommunikationsutrustning dyra 2-tumsindiumfosfidsubstrat (InP), vilket resulterade i höga tillverkningskostnader. Den nya tekniken använder galliumarsenidsubstrat som kostar mindre än en tredjedel av InP-substraten och förväntas minska tillverkningskostnaden för kommunikationshalvledarlasrar till mindre än en sjättedel.
Tekniken kan använda substrat med stor yta, så den kan avsevärt minska processtiden och materialkostnaderna.
Forskargruppen planerar att ytterligare optimera och verifiera denna teknik för att förbättra dess tillförlitlighet och överföra den till inhemska optiska kommunikationsföretag. Dessa företag kommer att få nyckelteknologi och infrastrukturstöd genom ETRIs halvledargjuteri för att påskynda kommersialiseringen.
Minskningen av utvecklingstid och produktionskostnader förväntas öka produktprisets konkurrenskraft och potentiellt öka internationella marknadsandelar. Dessa framsteg förväntas främja utvecklingen av den inhemska optiska kommunikationskomponentindustrin.
I det moderna samhället är optisk kommunikation vår pelarindustri. Denna prestation av forskargruppen kommer att revolutionera utvecklingen av ljuskällor, anslutningen av hyreshus till stora städer och optiska undervattenskablar.
Professor Dae Myung Geum vid Chungbuk National University, en av deltagarna i denna forskning, sa: "Massproduktionstekniken för kvantprickar kan avsevärt minska produktionskostnaden för dyr optisk kommunikationsutrustning, förbättra konkurrenskraften för landets optiska kommunikationskomponent. industri och ger ett stort bidrag till grundläggande vetenskaplig forskning." Dr Ho Sung Kim från ETRI:s forskningsavdelning för optisk kommunikationskomponent sa: "Denna forskningsprestation är ett bästa exempel på att säkerställa kommersiell livskraft och grundläggande innovation, och har potential att förändra paradigmet för den optiska kommunikationshalvledarlaserindustrin."
