中 연구진, 리튬 탄탈레이트 광자반도체 개발 성공

[베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 리튬 탄탈레이트(lithium tantalate)를 활용한 광자반도체(광자칩) 양산 기술을 개발하는데 성공했다.

중국과학원 상하이마이크로시스템 정보기술 연구소의 연구팀은 리튬 탄탈레이트 이질 집적 웨이퍼 및 고성능 광자칩 제조 영역에서 획기적인 발전을 이뤄냈으며, 대량 생산이 가능한 광자칩을 개발하는 데 성공했다고 중국 과기일보가 10일 전했다. 관련 결과는 최근 권위있는 국제 학술지인 네이처에 등재됐다.

차세대 반도체로 각광받고 있는 광자칩은 통상 박막 니오브산 리튬(lithium niobate)을 소재로 만들어지는 것으로 알려져 있으며, 박막 니오브산 리튬은 제조가 어려운 난점이 있다.

중국과학원 연구팀은 단결정 박막 리튬 탄탈레이트는 니오브산 리튬과 마찬가지로 우수한 전기광학 변환 특성을 지니고 있음을 밝혀냈다. 리튬 탄탈레이트는 광학 및 전자장치에 사용되는 결정성 물질로, 초음파 발생기와 광학적 스위치, 레이저 등의 분야에 사용된다.

특히 리튬 탄탈레이트는 니오브산 리튬보다 제조가 쉽고 효율이 높다. 또한 강한 광전 변조 능력, 약한 복굴절, 강한 광굴절 내성 등의 특징을 지니고 있다. 이같은 성질로 리튬 탄탈레이트는 다양한 광학 설계를 가능케 한다는 것이 연구팀의 설명이다.

이를 기반으로 연구팀은 이질 집적 기술을 적용해 고품질의 실리콘계 리튬 탄탈레이트 박막 웨이퍼를 제조해냈다. 이와 함께 초저손실 리튬 탄탈레이트 광자 소자 나노 가공방법을 개발해 냈고, 이를 통해 리튬 탄탈레이트 광자칩 제조에 성공했다. 해당 소자의 광학적 손실은 니오브산 리튬의 최저 손실치보다 낮았다. 또한 이 광자칩은 양산이 가능하다.

연구팀은 "이번 연구성과를 통해 통신 속도, 소비 전력, 주파수, 대역폭 등 현존 하는 반도체의 4가지 기술적 한계를 돌파할 수 있을 것"이라며 "저온 양자, 광컴퓨팅, 광통신 분야에서 혁명적인 기술이 탄생할 수 있을 것"이라고 기대했다.

한편, 연구팀은 이미 스타트업을 창업했으며, 관련 웨이퍼 생산능력을 갖춘 것으로 알려졌다.