국내 연구진이 광자의 흐름을 제어해 빛의 속도로 정보를 전달할 수 있는 광소자를 개발했다. 전자를 이용하는 전자회로를 대신해 빛으로만 구동되는 전광집적회로나 초고집적회로가 선보일 수 있을 전망이다.
조용훈 KAIST 교수(물리학과)와 고석민, 공수현 박사과정생 팀은 질화물계 반도체 나노와이어를 이용해 빛을 한쪽 방향으로만 선택적으로 전달할 수 있는 ‘광자다이오드’를 개발하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.
광자다이오드는 빛으로만 구동하는 다이오드로, 빛의 진행 방향을 비대칭적으로 제어할 수 있어 한쪽 방향으로 진행하는 빛은 투과시키고, 그 반대 방향으로 진행하는 빛은 흡수함으로써 빛의 진행을 인위적으로 막을 수 있다. 이번에 개발된 광자다이오드는 직경이 수백 나노미터(㎚), 길이는 수 마이크로미터(㎛) 정도로 매우 작아 고집적회로에 적용할 수 있다. 아울러 전자 대신 빛을 이용해 집적회로를 구동시키기 때문에 정보를 빛의 속도에 가깝게 처리할 수 있고, 전송 손실을 최소화해 에너지 소비를 줄일 수 있다. 기존 비대칭 메타물질이나 광결정구조 등을 이용한 광자다이오드는 크기가 커서 고집적회로에 적용하기 어렵고, 입사광의 편광방향과 입사각도에 민감해 제한된 환경에서만 사용할 수 있는 한계가 있었다.
이 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업과 KAIST EEWS 연구센터 사업 지원을 통해 이뤄졌으며, 연구결과는 나노 분야 권위지인 ‘나노레터스’ 10일자 표지논문에 실렸다.
조용훈 교수는 “집적회로에서 전자 대신 광자를 활용하면 빛의 속도에 근접할 정도의 빠른 정보 전달이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
