Νοτιοκορεάτες ερευνητές ανέπτυξαν με επιτυχία τεχνολογία για τη μαζική παραγωγή λέιζερ κβαντικών κουκκίδων, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως σε κέντρα δεδομένων και κβαντικές επικοινωνίες. Η σημαντική ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για τη μείωση του κόστους παραγωγής των λέιζερ ημιαγωγών στο ένα έκτο του τρέχοντος επιπέδου.
Το Ινστιτούτο Έρευνας Ηλεκτρονικών και Τηλεπικοινωνιών (ETRI) ανακοίνωσε ότι έχει αναπτύξει τεχνολογία για τη μαζική παραγωγή λέιζερ κβαντικών κουκκίδων χρησιμοποιώντας ένα σύστημα μεταλλικής οργανικής χημικής εναπόθεσης ατμών (MOCVD) για πρώτη φορά στην Κορέα.
Το τμήμα έρευνας ETRI Optical Communication Components ανέπτυξε με επιτυχία διόδους λέιζερ κβαντικής κουκκίδας αρσενιδίου του ινδίου/αρσενιδίου του γαλλίου (InAs/GaAs) σε υποστρώματα αρσενιδίου γαλλίου (GaAs) για τη ζώνη μήκους κύματος 1,3 μm που χρησιμοποιείται στις οπτικές επικοινωνίες.
Παραδοσιακά, οι δίοδοι λέιζερ κβαντικής κουκκίδας παράγονται χρησιμοποιώντας τεχνολογία μοριακής επιταξίας δέσμης (MBE), αλλά αυτή η μέθοδος είναι αναποτελεσματική λόγω του αργού ρυθμού ανάπτυξής της, καθιστώντας τη μαζική παραγωγή πρόκληση. Χρησιμοποιώντας το MOCVD, το οποίο έχει υψηλότερη απόδοση παραγωγής, η ερευνητική ομάδα έχει βελτιώσει σημαντικά την απόδοση παραγωγής των λέιζερ κβαντικής κουκκίδας. Τα λέιζερ κβαντικής κουκκίδας είναι γνωστά για τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας και την ισχυρή ανοχή τους σε ελαττώματα υποστρώματος, γεγονός που επιτρέπει μεγαλύτερες επιφάνειες υποστρώματος, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση ενέργειας και το κόστος παραγωγής.
Η νέα τεχνολογία κατασκευής κβαντικών κουκκίδων έχει υψηλή πυκνότητα και καλή ομοιομορφία. Το παραγόμενο λέιζερ ημιαγωγών κβαντικής κουκκίδας μπορεί να λειτουργεί συνεχώς σε θερμοκρασίες έως και 75 βαθμούς Κελσίου, υποδεικνύοντας ότι η τεχνολογία MOCVD έχει επιτύχει κορυφαία αποτελέσματα παγκοσμίως.
Παλαιότερα, ο εξοπλισμός οπτικής επικοινωνίας χρησιμοποιούσε ακριβά υποστρώματα φωσφιδίου του ινδίου 2-ιντσών (InP), με αποτέλεσμα υψηλό κόστος κατασκευής. Η νέα τεχνολογία χρησιμοποιεί υποστρώματα αρσενιδίου του γαλλίου που κοστίζουν λιγότερο από το ένα τρίτο των υποστρωμάτων InP και αναμένεται να μειώσει το κόστος κατασκευής των λέιζερ ημιαγωγών επικοινωνίας σε λιγότερο από το ένα έκτο.
Η τεχνολογία είναι σε θέση να χρησιμοποιεί υποστρώματα μεγάλης επιφάνειας, επομένως μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο διεργασίας και το κόστος υλικών.
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να βελτιστοποιήσει περαιτέρω και να επαληθεύσει αυτήν την τεχνολογία για να βελτιώσει την αξιοπιστία της και να τη μεταφέρει σε εγχώριες εταιρείες οπτικών επικοινωνιών. Αυτές οι εταιρείες θα λάβουν βασική υποστήριξη τεχνολογίας και υποδομής μέσω του χυτηρίου ημιαγωγών της ETRI για να επιταχύνουν την εμπορευματοποίηση.
Η μείωση του χρόνου ανάπτυξης και του κόστους παραγωγής αναμένεται να ενισχύσει την ανταγωνιστικότητα των τιμών των προϊόντων και ενδεχομένως να αυξήσει το μερίδιο της διεθνούς αγοράς. Αυτή η πρόοδος αναμένεται να προωθήσει την ανάπτυξη της εγχώριας βιομηχανίας εξαρτημάτων οπτικών επικοινωνιών.
Στη σύγχρονη κοινωνία, η οπτική επικοινωνία είναι ο πυλώνας της βιομηχανίας μας. Αυτό το επίτευγμα της ερευνητικής ομάδας θα φέρει επανάσταση στην ανάπτυξη των πηγών φωτός, στη σύνδεση πολυκατοικιών με μεγάλες πόλεις και στα υποθαλάσσια οπτικά καλώδια.
Ο καθηγητής Dae Myung Geum του Εθνικού Πανεπιστημίου Chungbuk, ένας από τους συμμετέχοντες σε αυτήν την έρευνα, είπε: «Η τεχνολογία μαζικής παραγωγής κβαντικών κουκκίδων μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος παραγωγής του εξοπλισμού οπτικής επικοινωνίας υψηλής τιμής, να βελτιώσει την ανταγωνιστικότητα του στοιχείου οπτικής επικοινωνίας της χώρας βιομηχανία και να συνεισφέρουν πολύ στη βασική επιστημονική έρευνα». Ο Δρ Χο Σουνγκ Κιμ από το Τμήμα Έρευνας Στοιχείων Οπτικής Επικοινωνίας του ETRI είπε: «Αυτό το ερευνητικό επίτευγμα είναι το καλύτερο παράδειγμα διασφάλισης εμπορικής βιωσιμότητας και θεμελιώδης καινοτομίας και έχει τη δυνατότητα να αλλάξει το παράδειγμα της βιομηχανίας λέιζερ ημιαγωγών οπτικών επικοινωνιών».
