Pesquisadores sul-coreanos desenvolveram com sucesso tecnologia para produzir em massa lasers de ponto quântico, que são amplamente usados em data centers e comunicações quânticas. O avanço abre caminho para reduzir o custo de produção de lasers semicondutores para um sexto do nível atual.
O Instituto de Pesquisa em Eletrônica e Telecomunicações (ETRI) anunciou que desenvolveu tecnologia para produzir em massa lasers de pontos quânticos usando um sistema de deposição química de vapor orgânico de metal (MOCVD) pela primeira vez na Coreia.
A Divisão de Pesquisa de Componentes de Comunicação Óptica do ETRI desenvolveu com sucesso diodos laser de ponto quântico de arsenieto de índio/arsenieto de gálio (InAs/GaAs) em substratos de arsenieto de gálio (GaAs) para a faixa de comprimento de onda de 1,3 µm usada em comunicações ópticas.
Tradicionalmente, diodos laser de ponto quântico são produzidos usando tecnologia de epitaxia de feixe molecular (MBE), mas esse método é ineficiente devido à sua taxa de crescimento lenta, tornando a produção em massa desafiadora. Ao utilizar MOCVD, que tem uma eficiência de produção maior, a equipe de pesquisa melhorou muito a eficiência de produção de lasers de ponto quântico. Os lasers de ponto quântico são conhecidos por suas excelentes características de temperatura e forte tolerância a defeitos de substrato, o que permite áreas de substrato maiores, reduzindo assim o consumo de energia e os custos de produção.
A tecnologia de fabricação de ponto quântico recentemente desenvolvida tem alta densidade e boa uniformidade. O laser semicondutor de ponto quântico produzido pode operar continuamente em temperaturas de até 75 graus Celsius, indicando que a tecnologia MOCVD alcançou resultados líderes mundiais.
Anteriormente, os equipamentos de comunicação óptica usavam substratos caros de fosfeto de índio (InP) de 2-polegadas, resultando em altos custos de fabricação. A nova tecnologia usa substratos de arsenieto de gálio que custam menos de um terço dos substratos de InP e espera-se que reduza o custo de fabricação de lasers semicondutores de comunicação para menos de um sexto.
A tecnologia é capaz de utilizar substratos de grandes áreas, o que pode reduzir significativamente o tempo de processo e os custos de material.
A equipe de pesquisa planeja otimizar e verificar ainda mais essa tecnologia para melhorar sua confiabilidade e transferi-la para empresas de comunicação óptica domésticas. Essas empresas receberão suporte de tecnologia e infraestrutura essenciais por meio da fundição de semicondutores da ETRI para acelerar a comercialização.
Espera-se que a redução no tempo de desenvolvimento e nos custos de produção aumente a competitividade do preço do produto e potencialmente aumente a participação no mercado internacional. Espera-se que esse progresso promova o desenvolvimento da indústria doméstica de componentes de comunicação óptica.
Na sociedade moderna, a comunicação óptica é nossa indústria pilar. Esta conquista da equipe de pesquisa revolucionará o desenvolvimento de fontes de luz, a conexão de prédios de apartamentos a grandes cidades e cabos ópticos submarinos.
O professor Dae Myung Geum da Universidade Nacional de Chungbuk, um dos participantes desta pesquisa, disse: "A tecnologia de produção em massa de pontos quânticos pode reduzir significativamente o custo de produção de equipamentos de comunicação óptica de alto preço, melhorar a competitividade da indústria de componentes de comunicação óptica do país e fazer uma grande contribuição para a pesquisa científica básica." O Dr. Ho Sung Kim do Departamento de Pesquisa de Componentes de Comunicação Óptica do ETRI disse: "Esta conquista de pesquisa é o melhor exemplo de garantia de viabilidade comercial e inovação fundamental, e tem o potencial de mudar o paradigma da indústria de laser semicondutor de comunicação óptica."
