Metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD). Bildnachweis: Forschungsinstitut für Elektronik und Telekommunikation (ETRI)
Südkoreanische Forscher haben erfolgreich eine Technologie zur Massenproduktion von Quantenpunktlasern entwickelt, die in Rechenzentren und in der Quantenkommunikation weit verbreitet sind. Dieser Fortschritt ebnet den Weg, die Produktionskosten von Halbleiterlasern auf ein Sechstel der aktuellen Kosten zu senken.
Die Forschung wird im veröffentlicht Zeitschrift für Legierungen und Verbindungen.
Das Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) gab bekannt, dass es zum ersten Mal in Korea eine Technologie zur Massenproduktion von Quantenpunktlasern entwickelt hat, die zuvor nur für Forschungszwecke verwendet wurden, und zwar mithilfe von Systemen zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD).
Die Forschungsabteilung für optische Kommunikationskomponenten des ETRI hat erfolgreich Quantenpunktlaserdioden aus Indiumarsenid/Galliumarsenid (InAs/GaAs) auf Gallium-Arsen-Substraten (GaAs) entwickelt, die für das in der optischen Kommunikation verwendete Wellenlängenband von 1,3 µm geeignet sind.
Traditionell wurden Quantenpunktlaserdioden durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) hergestellt, diese Methode war jedoch aufgrund ihrer langsamen Wachstumsrate ineffizient, was die Massenproduktion erschwerte. Durch den Einsatz von MOCVD, das eine höhere Produktionseffizienz bietet, verbesserte das Forschungsteam die Fertigungsproduktivität von Quantenpunktlasern erheblich. Quantenpunktlaser sind für ihre hervorragenden Temperatureigenschaften und ihre hohe Toleranz gegenüber Substratdefekten bekannt, was größere Substratflächen und damit einen geringeren Stromverbrauch und geringere Produktionskosten ermöglicht.
Daten zum Hochtemperaturbetrieb des Quantenpunktlasers (75 Grad Celsius). Bildnachweis: Forschungsinstitut für Elektronik und Telekommunikation (ETRI)
Die neue Quantenpunkt-Herstellungstechnologie zeichnet sich durch eine hohe Dichte und gute Gleichmäßigkeit aus. Die produzierten Quantenpunkt-Halbleiterlaser zeigten einen kontinuierlichen Betrieb bei Temperaturen von bis zu 75 Grad Celsius und stellten damit eine weltweit führende Leistung bei den mittels MOCVD erzielten Ergebnissen dar.
Bisher verwendeten optische Telekommunikationsgeräte teure 2-Zoll-Indiumphosphid-Substrate (InP), was zu hohen Herstellungskosten führte. Die neue Technologie, die GaAs-Substrate verwendet, deren Kosten weniger als ein Drittel der Kosten von InP-Substraten betragen, soll die Herstellungskosten von Kommunikationshalbleiterlasern auf weniger als ein Sechstel senken.
Die Fähigkeit dieser Technologie, großflächige Substrate zu verwenden, ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Verarbeitungszeit und der Materialkosten.
Das Forschungsteam plant, diese Technologie weiter zu optimieren und zu verifizieren, um ihre Zuverlässigkeit zu verbessern und sie auf inländische Unternehmen für optische Kommunikation zu übertragen. Diese Unternehmen werden durch die Halbleitergießerei von ETRI wichtige Technologie- und Infrastrukturunterstützung erhalten, was den Zeitplan für die Kommerzialisierung beschleunigt.
Vergleich von 2-Zoll- und 6-Zoll-Verbindungshalbleitersubstraten. Bildnachweis: Forschungsinstitut für Elektronik und Telekommunikation (ETRI)
Die erwartete Reduzierung der Entwicklungszeit und der Produktionskosten wird die preisliche Wettbewerbsfähigkeit der Produkte verbessern und möglicherweise den Marktanteil auf internationaler Ebene erhöhen. Es wird erwartet, dass dieser Fortschritt die heimische Industrie für optische Kommunikationskomponenten ankurbeln wird.
In der modernen Gesellschaft bildet die optische Kommunikation das Rückgrat unserer Branche. Es wird erwartet, dass die Erfolge des Forschungsteams die Entwicklung optischer Quellen revolutionieren und Wohnkomplexe mit Großstädten und optischen Unterseekabeln verbinden.
Professor Dae Myung Geum von der Chungbuk National University, ein Teilnehmer dieser Forschung, bemerkte: „Die Quantenpunkt-Massenproduktionstechnologie kann die Produktionskosten teurer optischer Kommunikationsgeräte erheblich senken, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Industrie für optische Kommunikationskomponenten verbessert und wesentlich dazu beigetragen wird.“ wissenschaftliche Grundlagenforschung. »
Dr. Ho Sung Kim, Forschungsabteilung für optische Kommunikationskomponenten des ETRI, sagte: „Dieses Forschungsergebnis ist ein hervorragendes Beispiel für die Gewährleistung der kommerziellen Realisierbarkeit und grundlegender Innovation und kann möglicherweise das Paradigma der Halbleiterlaserindustrie für die optische Kommunikation verändern.“ »
Mehr Informationen:
HoSung Kim et al., Hochtemperatur- und Dauerstrichbetrieb vollständig MOCVD-gewachsener InAs/GaAs-Quantenpunktlaserdioden mit einer Hochspannungsschicht und einer Niedertemperatur-p-AlGaAs-Beschichtungsschicht, Zeitschrift für Legierungen und Verbindungen (2024). DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.173823
Bereitgestellt vom National Science and Technology Research Council
Zitat: Forscher entwickeln Technologie zur Massenproduktion von Quantenpunktlasern für die optische Kommunikation (2024, 28. Juni), abgerufen am 28. Juni 2024 von https://phys.org/news/2024-06-technology-mass-quantum -dot-lasers.html
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