韓国の研究者らが、データセンターや量子通信などで広く使われている量子ドットレーザーの量産技術の開発に成功した。これにより、半導体レーザーの生産コストを現在の6分の1にまで引き下げる道が開かれた。
韓国電子通信研究院（ETRI）は、韓国で初めて有機金属化学気相成長（MOCVD）システムを使用して量子ドットレーザーを量産する技術を開発したと発表した。
ETRI 光通信部品研究部門は、光通信で使用される 1.3 µm 波長帯向けに、ガリウムヒ素 (GaAs) 基板上にインジウムヒ素/ガリウムヒ素 (InAs/GaAs) 量子ドット レーザー ダイオードを開発することに成功しました。
従来、量子ドットレーザーダイオードは分子線エピタキシー（MBE）技術を使用して製造されていましたが、この方法は成長速度が遅いため効率が悪く、大量生産が困難でした。研究チームは、生産効率の高いMOCVDを利用することで、量子ドットレーザーの生産効率を大幅に向上させました。量子ドットレーザーは、優れた温度特性と基板欠陥に対する強い耐性で知られており、これにより基板面積を大きくすることができ、消費電力と製造コストを削減できます。
新たに開発された量子ドット製造技術は、高密度かつ均一性に優れており、製造された量子ドット半導体レーザーは最高75℃の温度で連続動作が可能であり、MOCVD技術が世界をリードする成果を達成したことを示しています。
これまで光通信機器には高価な2-インチのリン化インジウム（InP）基板が使用されており、製造コストが高くなっていました。新技術では、InP基板の3分の1以下のコストのガリウムヒ素基板を使用し、通信用半導体レーザーの製造コストを6分の1以下に削減できると期待されています。
この技術は大面積の基板を使用できるため、プロセス時間と材料コストを大幅に削減できます。
研究チームは、この技術をさらに最適化・検証して信頼性を高め、国内の光通信企業に技術移転する計画だ。これらの企業は、ETRIの半導体ファウンドリを通じて重要な技術とインフラのサポートを受け、商業化を加速することになる。
開発期間の短縮と生産コストの削減により、製品の価格競争力が高まり、国際市場シェアの拡大が期待されます。この進歩により、国内の光通信部品産業の発展が促進されると期待されます。
現代社会において、光通信は基幹産業です。研究チームの成果は、光源の開発、マンションと大都市の接続、海底光ケーブルなどに革命をもたらすでしょう。
この研究に参加した忠北国立大学のデミョン・グム教授は「量子ドットの量産技術は、高価な光通信機器の生産コストを大幅に削減し、国内の光通信部品産業の競争力を高め、基礎科学研究に大きく貢献できる」と述べた。ETRI光通信部品研究部のホ・ソン・キム博士は「今回の研究成果は、商業的実現可能性と根本的な革新性を確保した最良の例であり、光通信半導体レーザー産業のパラダイムを変える可能性を秘めている」と述べた。
