양자컴 활용 광학 반도체 연구해 소자 집적도 100배 높였다

[이데일리 강민구 기자] 집적 광학 반도체 기술은 라이다, 양자 센서, 양자 컴퓨터와 같은 복잡한 시스템을 하나의 작은 칩으로 만들어준다. 전 세계에서도 차세대 반도체 기술로 주목해 많은 연구와 투자를 하고 있다.

한국과학기술원(KAIST)은 김상식 전기전자공학부 교수 연구팀이 광반도체 소자의 집적도를 100배 이상 높일 수 있는 새로운 광 결합 메커니즘을 발견했다고 19일 밝혔다.

김상식 KAIST 전기전자공학부 교수.(사진=KAIST)

하나의 칩당 구성할 수 있는 소자 수를 집적도라고 한다. 직접도가 높을수록 많은 연산을 할 수 있고 공정 단가를 낮출 수 있다. 하지만 광반도체 소자의 집적도를 높이기는 매우 어렵다. 빛의 파동성으로 근접한 소자 사이에서 광자 간에 혼선이 발생하기 때문이다.

기존 연구에서는 특정 편광에서만 빛의 혼선을 줄여줄 수 있었다. 연구팀은 새로운 광 결합 구조를 발견해 기존에 불가능했던 편광 조건에서도 집적도를 높이는 방법을 개발했다.

김상식 교수는 “빛의 혼선을 크게 해줄 거라고 여겼던 누설파(빛이 옆으로 잘 퍼지는 특성을 가짐)를 통해 역설적으로 혼선을 없애줬다”며 “누설파를 이용한 광 결합 방법을 응용한다면 더 작고 방해요소(노이즈)가 적은 다양한 광반도체 소자를 개발할 수 있다”고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘라이트: 사이언스 앤 어플리케이션(Light: Science & Applications)’에 지난 2일자로 게재됐다.

빛이 광반도체의 빛이 지나가는 길에서 혼선없이 전파되는 것을 묘사한 일러스트.(사진=KAIST)