차세대 근적외선 반도체 광원 소자gift.kisti.re.kr/data/IAC/files/KISTI-200512-ODG-optical_comm.pdf · 머 리 말 21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을

차세대 근적외선 반도체 광원 소자

오 곤․여운동

머 리 말

21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을 좌우하는 지식

기반 산업사회로 나아가고 있으며, 최고가 아니면 살아남을

수 없는 무한경쟁시 가 되어가고 있습니다. 이러한 변화 속

에서 각 국가에서는 미래 유망기술(Emerging Technology)을

선정하여 국가 역량을 집 함으로써 차세 국가경쟁력을 확

보하려는 여러 가지 노력을 기울이고 있습니다.

최근 우리나라에서도 미래 유망기술에 한 심이 어느 때

보다도 증 되고 있는 가운데, 한국과학기술정보연구원에서는

과학계량학 인 방법으로 미래 국가 유망기술을 측하기

한 일련의 연구를 수행하고 있습니다.

본 보고서는 과학기술정보데이터베이스(SCIE)에서 최근 6

년간 분야별 피인용도가 높은 핵심논문들을 가지고 정보계량

학 인 분석을 행하여 선정된 핵심 유망 연구 역에 해

련 국내 문가들의 자문을 토 로 작성된 R&D 동향보고서입

니다. 본 보고서가 련 과학기술정보를 국내에 확산시키고,

미래 국가유망기술의 략 육성을 한 연구개발 활동에 작

으나마 도움이 되었으면 합니다.

마지막으로 본 보고서를 집필한 자들의 노고에 감사드리

며, 본고의 내용은 한국과학기술정보연구원의 공식의견이 아

님을 밝 둡니다.

2005년 12월

한국과학기술정보연구원

원 장

목 차

제1장 서 론 ······················································································1

1. 연구의 배경 ····························································································1

2. 연구의 방법 ····························································································2

제2장 기술의 개요 ·············································································3

1. 기술에 한 정의 ·················································································3

2. 개발 배경 ································································································4

제3장 국내외 연구개발동향 ····························································11

1. 통신용 상용 반도체 이 모듈 ······················································11

2. 통신용 양자 이 기술 ······························································17

3. 신소재를 이용한 고성능 이 기술; GaInNAs ······························25

제4장 결론 제언 ·········································································31

1. 사회 ․경제 ․산업 효과 제약요인 ·······························31

2. 기술 망 ··························································································33

3. 시장 측 ····························································································35

4. 국내 기술개발의 방향성- R&D 략, 정책 제언 ···························37

참고 문헌 ··························································································41

ⅲ

표 목차

<표 4-1> 외국 주요국가의 나노 양자 연구 추진 황 ···························39

그림 목차

<그림 2-1> 통신의 달망 체계도 ···························································5

<그림 2-2> 실리카 섬유의 장에 따른 흡수 스펙트럼 ····················5

<그림 2-3> 화합물반도체 소재의 격자상수 밴드갭 에 지

상 도 ······················································································7

<그림 2-4> 이종 합시 도 에 지 단차에 따른 각 소재의

특성온도 ···················································································8

<그림 3-1> 국내 S사의 1.3㎛ DFB 이 의 칩 구조 온도에

따른 출력-주입 류, 소신호 응답 특성 ·····························13

<그림 3-2> 일본 M사의 통신용 반도체 이 제품군 사례 ····················15

<그림 3-3> 일본 M사의 10Gbps 1.3㎛ DFB 이 구조 특성 ·······16

<그림 3-4> InP계열 특허의 국가별 지분: 1996 - 2000년 ·······················17

<그림 3-5> 양자구조의 처원화에 따른 상태 도 변화 모식도 ············18

<그림 3-6> ETRI에서 개발된 1.55㎛ 양자 DFB-LD의 2.5Gbps

직 변조특성 ···········································································20

<그림 3-7> 미국 Zia 그룹의 1.3㎛ 양자 이 다이오드 특성 ············22

<그림 3-8> Alcatel-Thales 그룹의 10Gbps 데이터 송시(Back to

Back) 1.55㎛ 양자 이 다이오드 BER 특성 ···············23

ⅳ

<그림 3-9> 측면 발 1.55㎛ GaInNAsSb 이 의 상온 연속발진

류- 출력 특성 Wallplug 효율 ······································27

<그림 3-10> 1.3㎛ GaInNAs 표면발 이 의 구조

소신호응답특성 ······································································28

<그림 4-1> 40G 모듈의 단가 시장규모 추이 ······································35

<그림 4-2> 반도체 이 의 지역별 세계시장 측 ··································36

<그림 4-3> 소자의 분야별 세계시장 측 ·········································37

1

제1장

서 론

1. 연구의 배경

○ 21세기 지식기반사회에서 과학기술경쟁력은 국가경쟁력

의 원천이며, 이에 세계 각국들은 미래의 경쟁에 살아남

기 해 핵심기술과제를 선정하여 연구개발에 박차를

가하고 있음.

○ 우리나라 과학기술부도 2005년 6월 ‘미래국가유망기술

원회’를 구성하여 ‘과학기술 측조사(2005-2030)’ 결과

(2005년 5월, 국가과학기술 원회 보고)에서 도출된 기

술후보군을 바탕으로 『미래 국가유망기술 21』을 선정

하여 발표한 바 있음.

○ 한 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서는 2005년 SCIE

논문데이터베이스를 이용한 정보계량학 분석을 통해

『미래 유망연구 역 선정연구』를 시도하 으며, 본 보고

서는 그 결과에 기 하여 최근 2～3년간 논문의 인용도가

속히 높아지고 있는 유망 연구 역을 심으로 기술논

평 형식으로 풀이한 심층 Expert Review임.

2 차세대 근적외선 반도체 광원 소자

2. 연구의 방법

○ 한국과학기술정보연구원에서는 SCIE 데이터베이스에 등

록된 논문(1999~2005년 상반기까지 발표된 논문) 에

서, 각 연도 각 분야별( 분류 22분야)로 피인용수

가 상 1%인 고인용 논문(HCP; Highly cited papers)

을 추출하고 공인용분석(Co-citation analysis) 동시단

어분석(Co-word analysis) 등의 과학계량학 방법들과

문가 평가(Expert evaluation)를 통해 ‘미래 유망연구

역’을 도출하 음.

○ 상기 도출된 미래 유망연구 역 에서 통계학 방법으

로 최근 논문의 인용도가 격히 상승하는 연구 역을

과학기술 분야별로 추출하여 본 테크이슈 보고서의 주제

로 삼았음.

○ 본 보고서는 차세 근 외선 반도체 원 소자에 한

기 지식과 함께 세계 인 연구동향을 개 으로 살펴

보고, 미래 핵심기술로 자리잡기 한 연구개발 략을

제시하 음.

3

제2장

기술의 개요

1. 기술에 대한 정의

○ 역 통합망 통신시스템용 반도체 원

- 본 기술은 정보화사회의 기본 인 라로서 고속 용

량 통신망 구축의 핵심 원 기술에 한 것임

- 최근 국가의 핵심 략으로 역 통합 통신망(BCN:

broadband convergence network) 구축 계획이 발표되

면서 정보 달의 핵심인 원개발은 체 시스템

통신망의 규격 성능을 좌우할 수 있으며 경제성에

크게 기여할 것으로 측

- 재 1.3㎛ 1.55㎛ 장 역의 원으로 재 상용

시장에 나와있는 GaInAsP/InP, AlGaInAs/InP 반도체

이 와 차세 원으로 InAs/InP, InAs/GaAs 양

자 이 , 그리고 GaInNAs/GaAs 반도체 이 의

세가지로 분하여 다루도록 함


2. 개발배경

○ 통신시스템

- 정보화 사회로 일컬어지는 21세기의 정보통신 분야는

더 많은 정보를, 더 빨리 처리하기 한 방향으로 빠

르게 발 하고 있으며, 이러한 사회의 요구를 충족시

키기 한 기술 수단으로 통신에 한 연구/개발

에 역량이 모아지고 있다.

- 용량의 정보를 송해야하는 차세 인터넷은 궁

극 으로 고품질의 정보를 각 개인에게 렴하게 제공

하는 인 라로서 지식 기반 사회의 추 인 역할을

수행할 것이다.

- 이러한 통신 네트워크의 신호 표 은 45 Mbps에서

시작하여 90Mbps, 155Mbps, 622Mbps, 2.5Gbps, 그리

고 10Gbps에 머물러 있으며 조만간 40 Gbps로 정착될

것으로 측되고 있다.

- 이러한 신호 표 은 속도에 따라 사용되는 망의 종류가

다를 수 있게 되는데 일반 으로 <그림 2-1>에서 보듯이

장거리 Core 망과 Metropolitan 망 그리고 Access 망으로

크게 나뉘게 되는데 2.5Gbps 이상은 Core-Metropolitan 망

에서 2.5Gbps 이하는 Metropolitan-Access 망에서 사용되

고 있다.

- 통신 망의 선로는 실리카 기반의 섬유로서 소재의

특성상 1.3㎛ 장과 1.55㎛ 장의 두 개의 스펙트럼

창을 주로 활용하게 된다.

제2장 기술의 개요 5

<그림 2-1> 통신의 달망 체계도

<그림 2-2> 실리카 섬유의 장에 따른 흡수 스펙트럼


- <그림 2-2>에서 장에 따른 섬유의 흡수 특성을

그래 로 보이고 있는데, 첫 번째 스펙트럼 창은

손실은 최 치가 아니나 상 으로 분산이 어

Access 나 Metropoltan과 같은 -단거리 통신에 주로

이용되고 있으며 손실이 제일 은 두 번째 스펙트

럼 창은 -장거리 통신에 주로 이용되고 있다.

○ 화합물반도체

- 근 외선 장 역의 원으로서 화합물반도체 이

를 고려할 수 있는데, 형 인 Si 반도체가 도 와

부 도 사이의 간 천이를 가지는데 반하여 부분

의 화합물 반도체들이 에 지 으로 안정된 직 천이

를 하게 되므로 상 으로 우수한 발 특성을 보이

게 된다.

- GaAs 나 InP 기 에 격자정합되는 화합물 소재들

을 통하여 반도체 이 구조를 설계할 수 있게 되며

<그림 2-3>에 격자상수에 따른 화합물 단결정 소재의

밴드갭 에 지를 나타내고 있다.

- 특히 변환이 일어나는 이 의 활성층 구조로서

InP 에 GaInAsP 와 같은 사원계 벌크 화합물 반도

체를 사용하거나 GaInAs 혹은 GaInAsP 의 양자우물

구조를 통하여 근 외선 장 역의 빛을 발생시킬

수 있다.

- 한 GaAs 에는 GaInNAs 화합물 반도체를 활성층

에 사용함으로서 근 외선 역의 빛을 발생할 수 있

게 된다.

- 양자효과를 극 화 시킬 경우 기존의 벌크 화합물반도


체가 가지는 밴드갭에 지 보다 훨씬 큰 밴드갭에 지

를 얻을 수 있게 되는데, 그 표 인 가 InAs 양자

구조를 활성층에 사용하게 되는 경우로 GaAs 기

에 형성시켰을 경우에는 1.3㎛ 장 역의 우수한

발 특성을 얻게 되며 InP 기 에 형성시키면

1.3~1.6㎛ 역의 발 특성을 양자 크게에 따라 선

택 으로 얻을 수 있게 된다.

<그림 2-3> 화합물반도체 소재의 격자상수 밴드갭 에 지 상 도

- 양자 구조를 사용할 경우, 높은 미분이득 은

chirp 특성, 그리고 높은 온도특성등의 잇 이 있어

기존의 양자우물 구조를 사용하는 InP 계열 상용 반

도체 이 의 차세 원으로 각 받고 있다.


- 반도체 이 의 열 특성을 나타내는 지수로서 특성온

도를 꼽을 수 있는데 활성층의 각 화합물반도체 소재

구조가 가지는 물성에 따라 달라질 수 있게 된다.

<그림 2-4> 이종 합시 도 에 지 단차에 따른 각 소재의 특성온도

- 양자우물구조에서 우물층과 장벽층 사이의 에 지 수

차이에 의하여 반도체 이 의 열 특성이 크게

향을 받게 되는데, <그림 2-4>에서 도 의 장벽층

과 우물층의 에 지 차이에 따른 각 화합물 소재들의

특성온도를 보여주고 있다.

- 재 통신용 상용모듈로 사용되고 있는 GaInAsP

/InP 계의 경우, 100 meV 정도의 도 에 지 단

차를 가지면서 60 oK 정도의 특성온도를 가지는데 비


하여 GaInNAs/GaAs계의 경우 350meV 의 도

에 지 단차 수치와 함께 180 oK 정도의 높은 특성온

도를 가진다.

- 이런 이유등으로 GaInNAs를 활성층 소재로 사용하기

한 연구가 세계 으로 2000년 들어 활성화 되

고 있으며 신뢰성이 확보될 경우 차세 원으로 나

노 양자 이 와 함께 재의 반도체 이 를 속

히 체해 갈 것이다.

11

제3장

국내외 연구개발동향

1. 광통신용 상용 반도체레이저 모듈

○ 개요

- 2000년 들어서 통신 시장의 격한 확 와 함께

통신용 반도체 원의 기술 진보와 함께 가격의

하락이 지속 으로 진행되고 있다.

- 2002년도 IT 거품이 제거된 이후에도 이러한 상황은

계속되고 있으며 재 상용시장에서의 주종은 GaInAsP/

InP 계열의 반도체 이 로서 1.3㎛ 장 역의 상용

모듈은 가입자 도시내 통신망용 으로 10Km 이내

의 단거리 거리 통신에 주로 사용되고 있으며

1.55㎛ 장 역의 경우 도시내/도시간 통신망 해

이블용의 40~80Km 수 의 /장거리 통신에

주로 이용되고 있다.

- 특히 경제성 있는 원 개발에 촛 을 맞추어 TEC

(thermo electric cooler)와 같은 냉각장치가 필요없는

비냉각 반도체 이 원의 개발이 1.3㎛ 장 역에

서 개발이 되어 있으며 한 량 제작의 용이성

섬유와의 결합 특성이 우수한 장 장 표면발

형 반도체 이 (VCSEL; vertical cavity surface


emitting laser) 등이 최근 시장에 제품을 선 보이고

있는 상황이다.

- 이러한 기술 진보의 내용으로는 반도체 이 의 /

변환 핵심층에 기존의 3차원 벌크 반도체 물질에서

양자효과를 가지는 2차원 양자우물구조로의 진보가

기에 이루어 졌으며 자의 구속 도를 더 한층 높이

기 하여 strained (혹은 strain compensated) 양자우

물구조 개발등이 핵심 으로 성능의 향상을 주도하고

있다.

- 그 밖에도 AlGaInAs와 같이 특성온도(To) 값이 큰 소

재를 활성층에 사용한 반도체 이 를 새롭게 개발하

므로서 높은 온도에서도 성능의 하를 일 수 있는

모듈등이 새롭게 출시되고 있다.

○ 국내 동향

- 국내에서는 ETRI를 심으로 일부 학등에서 통신용

반도체 이 개발에 한 소재 소자연구등이 1985

년 경부터 시작되었으며 1990년 반부터 ETRI에서

기술 수를 통하여 자 삼성 자등의 기업

으로 기술이 이 되어 기 반도체 이 산업이 태동

을 하게 되었다.

- 1990년 반이후 기업간의 경쟁과 함께 상용기술의

발 이 지속 으로 이루어 졌으며 2003년도에 삼성

자 반도체 사업부를 마지막으로 기업의 통신용

반도체 이 개발은 막을 내렸으며 재는 10여개 정

도의 소 벤처기업등에서 반도체 이 모듈을 생산

하고 있다.

제3장 국내외 연구개발동향 13

<그림 3-1> 국내 S사의 1.3㎛ DFB 이 의 칩 구조 온도에 따른

출력-주입 류, 소신호 응답 특성

- 국내 제품의 성능은 수요처가 항시 세계최고의 수 을

요구했던 계로 2~3년 에 이미 세계시장에서 인증

을 득한 바 있으며 재도 꾸 히 세계수 의 제품을

일부 기업등에서 선 보이고 있다.

- 그러나 신뢰성등의 수 에서 아직 기술 보완이 필요

하며 부분의 기업은 핵심 소자를 외국에서 수입하여

조립하여 매하고 있는 실정이다.

- 표 인 기술 수 으로 10Gbps 비냉각 1.3㎛

GaInAsP/InP 분포궤환 반도체 이 (DFB-LD)를 들


수 있으며 <그림 3-1>에서 형 인 칩 구조 온도

에 따른 출력 특성을 보여주고 있다.(1)

- 특허는 1990년 이후부터 꾸 히 증가하여 2000년

반에는 미국특허 기 으로 한국이 3% 를 유하여

세계10 특허 보유국에 해당되고 있으며 기업으로는

삼성 자가 0.7%를 유하여 20 기업 안으로 진입

되어 있는 수 이다.(2)

○ 해외 동향

- 세계 인 규모의 반도체 이 모듈 제작업체들이

시장의 이상 상이 사그러 들면서 하나 둘 정리되어가

는 형상을 보이고 있는 가운데 표 인 미국의

Agere 사 유럽의 Alkatel사가 최근 1~2년 사이로

소자 분야를 포기하 으며 새롭게 만 국을 비롯

한 후발 국가의 업체들이 렴한 인건비를 기반으로

가형 페 리페롯(Fabry-Perot) 구조의 다 모드 반

도체 이 등에서 격히 시장지배를 늘려가고 있다.

- 재 세계 소자 시장의 수요는 공 량에 비하여 매

우 부족한 상태이나 FTTH(fiber to the home) 과 같

은 역 통합망등의 구축과 함께 서서히 늘어날

망이며 미국의 JDSU 일본의 Mitsubishi, Hitachi 등이

여 히 시장지배 와 함께 기술 우 를 유지해 가고

있다.

- <그림 3-2>에서 일본 기업의 1.3㎛ 내지 1.55㎛ 반도체

이 의 제품군을 보여주고 있다.

- 기업에 따라 제품 략의 차이가 다소 있기는 한데,

로서 2.5Gbps 이상의 1.55㎛ 원을 모두 EA 변조


기와 DFB 이 가 단일칩 집 된 형태의 제품을 출

시하는 기업이 있는 반면 2.5Gbps 에서는 직 변조

형 DFB 이 원을 매하는 기업군이 있다.

<그림 3-2> 일본 M사의 통신용 반도체 이 제품군 사례

- 그러나 공통 으로 10Gbps까지 1.3㎛ 장 역에서는

DFB 이 로 직 변조 시키는 원을 사용하는 것

이 범례로 되어 있다.(3)

- 기술 수 의 주소는 10Gbps 의 1.3㎛ 비냉각 반

도체 이 로 표되어질 수 있으며 최근의 시장에 나

온 한 제품을 로 <그림 3-3>에 소개한다.

- 소재로는 AlGaInAs 다 양자우물구조(MQW)를 사용

하여 95oC까지 동작범 를 넓혔으며 10Gbps로 10km

송하는데 1dB 이하의 손실을 보장하고 있다.


- 특히 2004년도의세계 인 통신 국제학회인 OFC에서

집 으로 10Gbps 비냉각 AlGaInAs DFB 이

에 한 발표가 지배 으로 이루어 졌다.

<그림 3-3> 일본 M사의 10Gbps 1.3㎛ DFB 이 구조 특성

- 특허기술에 하여는 양자우물구조 InP계열의 소재

에 하여 이미 오래 에 공지된 기술로 그 지 재산에

한 권리보호는 그 시효가 지난 것으로 악되며 기업

들 마다 최 화된 이 구조의 세세함에 하여 독자

인 개량특허들을 다수 보유하고 있는 계로 독

치에서 세계시장의 격한 확 가 발생되지 않는 한

특허 분쟁은 커다란 이슈가 될 가능성이 희박하다.

- 1970년 반부터 Bell Lab 과 Xerox 등에서 DFB

이 에 한 기본 특허를 내 놓은 상황으로 그 역시

시효가 지난 상황이며 미국특허를 기 으로 하 을 경

우 1990년 이 에는 미국이 세계 65% 이상의 특

허를 독 하 던 것에 비하여 <그림 3-4>의 도표에서

보듯이 1990년 이후에는 1 자리를 일본에 내주고

있는 실정이다.


<그림 3-4> InP계열 특허의 국가별 지분: 1996 - 2000년

- 한 1975-2001년사이 총 InP계의 화합물 소자가 체

화합물반도체 련 특허에 한 비 은 20% 정도로

60%이상을 GaAs 계열의 소자가 차지하고 있음을 주

지할 필요가 있다.(2)

2. 광통신용 양자점 레이저 기술

○ 개요

- 기존의 통신용 상용 반도체 이 모듈의 진 인

성능 개선과 가격하락에도 불구하고 향 후 도래할 수

십 테라비트 용량의 유비쿼터스 정보사회의 인 라를

구축하기 해서 새로운 개념의 정보 송 처리 부

품의 필요성이 두되었고 이의 안으로 양자 소


자가 등장하게 되었다.

- 최근 미래사회를 선도할 신기술로 두되고 있는 나노

기술은, 나노 크기의 제작 물질, 기능 구조 소자

의 과학과 공학을 의미한다.

- 과학 용어로는 10-9 m의 크기를 나노 미터 (nm) 라

고 정의하며 원자의 크기가 략 0.1 - 0.4 nm 정도이

므로, 나노구조 물질은 수십 는 수백개의 원자가 모여

이루어져 있는 형태로 볼 수 있다.

<그림 3-5> 양자구조의 처원화에 따른 상태 도 변화 모식도

- 양자 등의 구조로 변할 수 있는 나노물질은 동일

한 물질이 벌크 (bulk) 나 양자우물 (quantum well)

등의 상태에 있을때와 비교하여 운반자의 속도가 빠르

고, 학 비선형성이 증가하는 등의 새로운 물리

특성을 나타내므로, 고속 변조, 고출력, 구동 류,

역폭 등을 특징으로 하는 신기능의 미래형 소자

를 구 하기 한 새로운 가능성을 제시하 다.

- 양자 구조를 이용한 소자의 제작 방법으로는 자


빔과 같은 미세 리소그래피 기술이 이용되어 왔지만,

양자 의 크기가 리소그래피 기술의 해상능력에 의하

여 결정되며, 생산성이 매우 떨어지는 등의 단 으로

소자 응용에 많은 제약을 가지고 있었다.

- 하지만, 최근 박막 성장 모드 의 하나인 Stranski

-Krastanow (S-K) mode를 이용하는 자발형성 양자

생성 기술이 개발되어 양자 소자 연구의 새로운

장을 열었다.

- S-K성장법은 자빔 리소그래피 기술과 같이 인공

인 묘화 기술을 이용하는 기존의 기술과 달리, 격자 불

일치 물질계의 이종 합구조에서 진행되는 응력 이완

과정에서 양자 이 자발 으로 형성되는 자연 상을

이용하는 기술로써 결정 결함이 없으며, 생산성이 높은

등의 장 으로 인하여 소자 제작에 매우 합한 기

술이다.

- 를 들어 GaAs 기 에 InAs를 성장하게 되면 약

7 %의 격자 상수 차이로 인하여, 수 십 나노미터 크기

의 3차원 InAs 양자 을 형성할 수 있다.

- 한, 물질의 종류에 따라 다양한 크기 에 지 구

조를 가지는 양자 을 형성하여 소자 응용의 목 에

따라서 선택할 수 있는 다양성을 가지고 있다.

○ 국내 기술 황

- 국내의 양자 이 다이오드 소자에 한 연구는 최

근 정부의 나노기술에 한 정책 투자와 맞물려

목할 만한 성과를 내고 있다.

- 서울 학교, 한양 학교, 성균 학교, KAIST 등의


학과 KIST, KRISS, ETRI 등의 연구기 에서 양자

형성에 한 연구를 하 으며 2000년 기에만

해도 아직은 양자 성장 이에 한 특성 평가에

한 연구만이 진행되었던 반면 최근에는 소자 응용

등에 한 연구가 활발히 수행되고 있는 상태이다.

<그림 3-6> ETRI에서 개발된 1.55㎛ 양자 DFB-LD의 2.5Gbps

직 변조특성

- 재 ETRI 에서는 통신 소자 문연구 그룹을 통하

여 1.55㎛ 양자 이 를 성공 으로 개발하고 있으

며 최근 5Gbps 의 직 변조속도를 보이는 우수한

성능의 DFB 양자 이 를 보고한 바 있으며 이는

세계 최고 수 의 결과로 평가된다.

- 이와 함께 KIST에서 다년간 1.3㎛ 양자 이 에

한 연구를 통하여 최근 조 씩 향상된 연구결과를 보

고하고 있으며 그 외에도 성균 학교, 충남 학교

등에서 양자 이 다이오드의 연구개발을 매우 효


율 으로 수행하고 있다.

○ 세계 기술동향

- 양자 이 다이오드 기술은 2000년 까지도 세

계 으로 성숙되지 않은 연구단계의 기술로서, 일부

학 연구기 에서 양자 이 가지는 우수한 물리

특성을 실제 소자로써 규명해보려는 노력과 결과들이

보고되고 있을 뿐, 세계 인 반도체 기업들은 양자

소자의 잠재력을 인정하면서도 직 인 투자를 유

보하고 있었다.

- 그러나 최근 미국의 Zia Laser Co. 를 비롯하여 세계

인 벤처기업들을 통하여 비냉각 10Gbps 1.3㎛

장 역의 양자 이 가 상용단계에 와 있음을 발표

하면서 속히 기술 발 을 거듭하고 있다.

- 특히, 1.55 ㎛ 역의 양자 이 에 한 연구는 상

으로 미성숙 단계에 있는 실정으로 국 Chinese

Academy of Science에서 InP 기 에 InAs 양자

을 AlInAs나 AlGaInAs 층에 MBE 방법으로 성장하

여 1.55 ㎛ 역에서 PL을 측한 결과를 보고하고 있

으며, 이 때 양자 도는 약 1010 cm-2 정도이다.

- 일본에서도 Tohoku Tokyo 학교에서 1.55 ㎛

역에서 PL 특성을 보이는 InAs GaInAs 양자 에

한 결과를 보고 하 으며, 이 때 PL 피크의

FWHM이 약 22 meV로 기존의 양자우물 등에 비교

하여 매우 우수한 학 특성을 보이는 것을 알 수

있다.


<그림 3-7> 미국 Zia 그룹의 1.3㎛ 양자 이 다이오드 특성

- 일본의 NEC에서는 InAs 양자 과 AlGaInAs 장벽층

을 InP 기 에 MBE 방법으로 성장하여 9 x 1010

cm-2 의 면 도를 얻었으며, 이 다이오드 소자를

제작하여 그 특성을 보고하 는데 이징시의 임계

류 도가 약 380 Acm-2으로 보고하 다.

(4)

- 미국 Southern California 학교의 연구진들은 MO-

CVD 성장법을 이용하여 InAs 양자 을 InGaAsP 장

벽층 에 5 층 층하여 1.5 ㎛ 역에서 특성이

향상되는 결과를 얻기도 하 다.

- 최근에는 한국의 ETRI를 비롯하여 유럽의 Alcatel,

Thales등의 다국 기업들이 이에 한 개선된 결

과들을 속속 보고하고 있다.(5-10)


<그림 3-8> Alcatel-Thales 그룹의 10Gbps 데이터 송시(Back to Back)

1.55㎛ 양자 이 다이오드 BER 특성

○ 표 화 특허동향

- 양자 이 다이오드 기술, 특히, S-K 성장법을 이

용하는 양자 형성 기술은 자연 상을 이용하기 때문

에 가지는 장 이 있지만, 동시에 리소그래피라는 인

인 패텬 형성법을 사용하지 않는데서 오는 단 도

같이 지니고 있다.

- 표 인 것이 평면상에서 양자 형성의 치를 제어

할 수 없다는 것이며, 한 표면에서의 응력 이완 과

정을 이용하므로 양자 의 크기 분포가 자연 상의 통

계법칙을 따른다는 것이다.

- 따라서 향후 양자 성장기술은 양자 의 크기 분포를

이고, 크기 치를 조 할 수 있는 기술에 많은

심이 모아질 것이며, 이러한 과정을 통하여양자


소자 기술이 성숙되어 갈 것으로 단된다.

- 따라서 집 인 연구개발을 통하여 이에 한 체계

제어가 가능한 시 에서 양자 소자의 표 화 작업

이 가능할 수 있을 것으로 단된다.

- 특허 향은 자발형성에 의거한 양자 형성에 한 기본

특허를 1994년 미국특허로 제안하여 1997년 등록되었다.

- 2000년 들어서 GaAs기 에 성장하는 1.3㎛ 양자

이 특허가 등록 되었으며 그 내용으로 자발형

성법에 의한 양자 성장기술이 활용되었으며 면 도

크기분포를 조 하기 한 성장 변수를 선택 으로

사용하 다.

- 이득 포화된 기 상태의 에 지가 1260nm 이상을 가

지도록 이득이 선택되었으며 응용소자로서 장가변

이 단일집 다 장 이 어 이등이 있다.

- 2004년경 등록된 특허로 양자 시를 이용한 InAs/

AlGaInAs 소재의 양자 이 가 있으며 아울러 양자

을 VCSEL 구조에 활용한 양자 VCSEL은 매우

은 임계 이득을 가질 수 있다.

- 상부와 하부 거울층은 은 손실을 가지도록 하며

그 어도 한쪽은 반도체/산화체 거울 짝을 형성토

록 측면으로 부터 산화되도록 한다.

- 한 모드조 층은 간 콘택층에서 필드 크기를

이므로서 체 으로 흡수를 일 수 있게 한 응용

특허등이 제안되고 있다.(11-13)


3. 신소재를 이용한 고성능 레이저기술; GaInNAs

○ 개요

- 앞서 소개한 양자 이 와 동일한 목 으로 기존

통신용 소자의 단 을 보완하고 경제성 확보를 하

여 양자 기술의 태동보다는 다소 늦었지만 2000년을

후하여 그 동안 다루어 왔던 III-V족 화합물 반도체

에 질소(N)를 첨가한 새로운 소재가 등장하게 되었다.

- 질화물 신소재의 표 인 장 으로 우선 상 으로

가격경쟁력이 큰 GaAs 기 을 사용할 수 있다는 과

질화물 첨가된 화합물반도체 특성상 이종 합시 도

에 지 단차가 크고 이로인해 특성온도가 상 으

로 높아 고온동작에서 유리한 , 그리고 1.0~1.6㎛

장 역을 질소함량에 따라 자유로이 구 할 수 있다는

이 이 있다.

- 이러한 장 으로 최근 짧은 기간 에 수 많은 연구 결

과들이 발표되고 있으며 1.3㎛ 장 역의 경우 양자

이 와 치열한 경합 에 있다.

○ 국내동향

- 국내의 GaInNAs 련 연구는 2005년 재 무하다고

보아도 무방할 것이다.

- 2000년 에 삼성종합기술원, ETRI, 등에서 박막성

장 학 특성평가 수 의 연구결과가 일부 수행

되었고 그 이후 성균 학교에서 논문을 통하여 개선

된 박막특성을 보고한 정도가 부이다.


- 아직까지 이러한 소재를 이 등의 소자에 응용한 시

도는 없으며 향 후에도 정 인 망을 하기 힘든 실정

이다.

- 특히 국내에서 이 게 GaInNAs계 이 에 한 연

구가 미진한 이유로는 첫째 IT 버블의 붕괴로 반

인 시장이 침체되었고 이 로인해 원기술의 연구.

개발 수요가 었으며, 둘째 기술 인 입장에서 기존

의 GaInAsP 혹은 AlGaInAs 계열의 소자가 재의

통신 시장을 충분히 만족시키는 입장에서 새로운 성

능의 이 에 한 모험을 감행할 분 기가 성숙치

못했던 것으로 단된다.

○ 국외 동향

- 국외의 동향은 국내에 비해 월등히 활발하게 연구가

진행되고 있는데, 최근의 유수한 국제학회에서 발표된

논문에 의거하면, 미량의 Sb를 첨가하므로써 N의 함

량을 증가시켜야 하는 어려움 없이 1.55㎛의 장 장

발 특성을 얻음이 보고되고 있다.

- 그러나 GaNAs의 장벽층을 쓰게 되는 경우 우물층과

의 도 밴드갭에 지 단차가 상 으로 작아 반송

자 설의 원인이 되고 있으며 소재 자체가 가지는 열

특성을 극 화 시키기 어려운 문제가 있다.

- <그림 3-9>에서 2004년도 말에 발표된 GaInNAsSb 양

자우물구조를 이용한 측면발 이 의 연속발진

류- 출력 특성을 보여주고 있다.

- 양쪽면 합하여 외부양자효율 53%, 임계 류 도

580A/ cm2를 보고된 에서는 최고의 데이터로 확인


되고 있다.(14)

- 이와 함께 가장 최근에 발표된 보고로서 일본의 NEC사

에서 40Gbps CWDM에 사용할 원으로 1.3㎛

GaInNAs 표면발 이 를 LEOS-2005에 발표하 다.

- 표면발 이 (VCSEL: vertical cavity surface

emitting laser)의 경우 1.0㎛ 이상의 장 장 역

원은 GaAs 기 에 한 활성층 에 지밴드갭을

가지는 소재가 없어 InP 계열의 화합물반도체를 사

용하며 이로 인해 .아래 거울층으로서 한 소재

를 찾기 어려운 부분과 상 으로 비경제 인 가격

의 두가지 단 이 있다.

<그림 3-9> 측면 발 1.55㎛ GaInNAsSb 이 의 상온 연속발진

류- 출력 특성 Wallplug 효율

- 그러한 에서 GaAs 기 에 성장 가능하며 1.3㎛의

밴드갭 장을 가지는 GaInNAs 의 채택은 VCSEL

입장에서 매우 고무 인 선택이라 할 수 있다.

- 더욱이 직 변조 원으로 수 mA의 아주 은 소비


력을 가지면서 10 Gbps 송이 가능한 3dB 역

폭을 보여주게 됨으로서, 차세 통신 시스템에 응용

가능한 소자임을 입증하는 요한 계기가 되고 있

다.(15)

<그림 3-10> 1.3㎛ GaInNAs 표면발 이 의 구조 소신호응답특성

○ 특허 동향

- 특허동향은 2000년 들어서 갑자기 근 외선 원의

새로운 안으로서 격히 출원 수가 증가하 으며 그

이 에는 고효율 태양 지 응용을 한 새로운 소재로

서 GaInNAs 특허를 득하기도 하 다.

- 미국 특허를 심으로 표 인 특허들을 년도별로 몇

가지 소개하면, 2000년도에 미국 컬롬비아 학에서

GaInNAs 양자우물구조와 Sb 원소의 첨가 효과에

한 기 특허를 출원하 으며 이종 합 다이오드 이

구조의 반도체 양자우물 소자로 우물층에 Sb가 매우

소량 포함된 GaInNAs 물질의 사용을 주요 특징으로

한다.


- GaInNAs 성장시 소량의 Sb 첨가는 성장 의 아일랜

드 형성을 억제하므로 양질의 우물층 형성이 가능하다.

- 한 이종 합시 도 의 에 지우물 깊이가 깊어져

높은 자이동도를 가지는 트랜지스터로도 활용이 가

능하다.

- 2002년도 들어서 장벽층에 격자 구조등을 사용한 제

안이 Infineon 사 등에서 출원하 으며 활성층의 우물

층과 장벽층에 3족 과 5족 그리고 N 원소를 포함토록

하며 우물층은 4원소계 화합물 장벽층은 3원소계 화합

물로 이루어지도록 한다. 아울러 우물층이 GaInNAs로

이루어진 것과 장벽층은 좀더 큰 N 함유량내지

GaNAs된 구조, 그리고 격자구조가 장벽층에 존재할

수 있도록 한 구조를 주요 내용으로 하고 있다.

- 이와 함께 이 소재를 이용한 VCSEL 구조의 제안이

2002년 Cielo Comm. 사와 2003년 Sandia 사에 의해

특허로 등록 되었는데 Cielo Comm. 사의 주요 지 재

산권은 1300nm 장 역에서 연속발진하는 GaInNAs

양자우물을 포함하는 선택 산화구조 VCSEL에 한

특허로 특히 정 용량 감소를 하여 반 연 GaAs 기

을 사용하고 낮은 항의 AlGaAs DBR 거울층을 채

택하 다.

- 활성층에 격자왜곡된 GaInNAs 층을 사용하고 특히

1300nm 의 정상 근원부 에 높은 p형 불순물 도

핑을 통하여 자유 반송자흡수를 감소시켰다.

- 이에 반하여 Sandia 사의 특허 내용은 선택 으로 산

화시킨 VCSEL에 한 것으로 GaInNAs 양자우물층

을 사용하면서 1300nm 에서 상온연속발진하는 구조는


처음으로 제안되었다.

- 두개의 n-AlGaAs/GaAs DBR 구조가 양쪽 거울층으

로 구성되고 활성층 양 주변으로 선택 산화시킨 열

린부 가 있으며 상부 거울층에는 tunnel junction을

통해 활성층으로 정공을 주입할 수 있게 된다. 연속발

진 단일모드가 55oC 까지 찰되었다.

- 2004년도에는 VCSEL 분야에 강 을 가졌던 Honeywell

사에서 GaAs 기 의 장 장 VCSEL 구조를 하여

N, Al, Sb, P, 그리고, In 물질이 활성층 물질로 사용되

며 특히 우물층으로 GaInNAs 혹은 Sb를 추가로 포함한

물질 장벽층으로 AlGaAs, GaNAs층을 사용하며 우물

층 두께가 5nm에 에 지 차이가 40meV 까지 도달할 수

있는 구조를 제안하 다.

- 이상과 같이 특허의 동향을 간략히 분석해 보면 재

연구되고 있는 부분의 구조들을 언 해 놓은 상태로

우선 으로 상용화가 가능한 분야는 1300nm 장 역

의 VCSEL 구조로 단이 된다. (16-18)

31

제4장

결론 및 제언

1. 사회적․경제적․산업적 파급효과 및 제약요인

○ 효과

- 최근의 유비쿼터스 열풍은 U-Korea, U-Health, U-City,

U-Building등 모든 곳에서 만능으로 미래지향 의미를

가지고 통용되고 있다.

- 이러한 분 기는 이미 세계에서 유일하게 한민국에

서 그 실 을 목 에 두고 있는 듯하다. 바로 IT839정

책이 구심체 역할을 담당하고 있으며 사용자 심의

서비스에서 시작하여 역으로 기술 필요성 통신

네트웤의 용량 처리 환경의 요구를 통해 새로운 시

스템/부품 수요를 창출할 수 있는 상황이다.

- 이러한 사회 환경에 부응하여 기에 우수한 성능규

격과 경제 인 가격의 부품기술이 완성도를 가지고 뒷

받침할 수 있다면 미래형 정보화사회의 새로운 모델로

서 국제사회의 국가 신인도 수직상승 국가 경쟁력

을 동시에 갖추게 될 것이다.

- 이러한 상의 성패여부는 시간에 계된 것으로 모든

주변 요소들이 기에 활용될 수 있어야 한다.

- 가장 구체 인 는 모든 사회 인식을 포함하여


비된 시 , 즉 역 통신인 라의 수요와 서비스욕구

가 정 에 다다랐을 때 자국의 산업계에 의해 신뢰성

높은 련 부품의 출하가 이루어져야 한다는 것이다.

- 그 경우에 련 부품산업계는 물론이고 시스템 업계,

네트웍 운용 콘텐츠를 포함한 서비스 업계까지 총

망라하여 동반 성장을 구가하게 되며 내수 수출에

서 동시에 국가 산업경쟁력을 확보하게 되며 궁극에는

경제 국으로 발돋움 하게 될 것이다.

- 만약에 그러한 시 에서 련 핵심 부품을 선진 외국

으로부터 수입에 의존해야 할 경우라면 아무리 사회

환경이 비된 시 이라도 각 산업계 간의 명암이 극

심하게 불균형을 이룰 수 있고 기야는 산업의 도태

와 함께 국가 경쟁력을 격히 하락시키게 되며 정보

화 국제사회에서 의존성 강한 3류국으로 락할 험

마 있다.

○ 제약 요인

- 이러한 여건에서 기술 완성도를 높이는 데 방해가

되는 사회 제약 요인을 구체 으로 아래에 개조식으

로 열거한다.

- 재 경제 환경하에서 단기 상품화 주의 산업 정

책으로 장기 국가 연구비 지원의 감소와 그에 따

른 첨단 기반 연구의 경쟁력 약화

- 기업 등의 연구비 투자 국가출연기 연구비 지원,

시설, 인 투자 감소

- 단기 경제지수에 비 을 둔 장기 인 국가 략 기

술개발 투자 축소 단기 상품화 개발요구로 인한

제4장 결론 및 제언 33

우수한 연구인력 확보 어려움

- 연구개발 기술의 난이도, 수행기 의 성공 가능성,

문성 등의 기술 , 인 측면 개발 기술의 국가

요성 등을 고려하지 않은 입찰식 연구개발비 설정으

로 인한 연구 내용의 부실화

2. 기술 전망

○ 나노 양자화 기술

- 기술의 망이라면 커다란 축에서 두 가지를 들 수 있

다. 이미 앞장의 기술 동향에서 피력했듯이 신소재의

개발과 차원 나노 양자구조화이다.

- 자가 0차원으로 구속되어 있는 양자 구조에서는,

자가 2차원으로 구속되어 있는 양자우물 구조와는

다른 새로운 밴드구조를 가지므로, 이러한 물리

상을 이용한 다양한 소자 응용이 가능할 것이다.

- 표면발 이 의 경우, 1.3 ㎛ 역의 표면발 은

GaAs 기 에 양자 활성층을 이용하여 설계 제

작함으로써 실온 연속 발진이 가능하여졌으며, 1.5 ㎛

역 소자의 경우에도 온도 특성이 좋고, 고속으로

변조시 chirping이 거의 없는 직 변조 구 이 가능할

것으로 단되고 있다.

- 한, 양자 구조는 이 다이오드 소자 제작시 온

도에 따른 문턱 류치 장변화가 어 우수한 온

도 특성을 가지고 있다. 이러한 통신용 소자 응용

외에도 양자 외선 검출기 장장치 등 다양


한 분야의 소자 응용이 가능할 것으로 평가된다.

- 따라서, 양자 형성 기술은 산업 반에 걸쳐 범

하게 응용될 수 있는 기반기술로써 국가 인 기술 경

쟁력을 견인하게 될 것이다.

○ 신소재 기술

- 마찬가지로 GaInNAs계의 신소재를 이용한 이 개

발 한 기본 인 열 특성과 같은 물리 성능향상

외에 소재형성시의 다양한 화합물반도체 구성 가능

기술축 으로 응용부품의 함과 동시에 새로운

역의 창출을 기 할 수 있게 될 것이다.

○ 기술 효과

- 기술 효과를 근 외선 원 분야를 기 으로 아래에

개 으로 기술하 다.

- 고속 통신을 한 고효율, 비용의 송신기 모

듈 기술 구

- 소모 력 고집 원 기술의 개발

- 용량 통신 데이터 통신 구 을 한 송신 소

자 기술 개발을 통하여 차세 핵심 부품 기술의 선도

우 지 재산권 확보

- 고부가가치의 고속, 다기능성의 송신 소자 신

소자군 창출

- 고속 직 변조 원소자 창출에 의한 교환

로세서용 집 모듈의 간소화, 경량화 비용화


3. 시장 예측

○ 세계 시장

- 차세 근 외선 이 는 고속 통신망 구축을

한 핵심 부품 기술로 이를 이용한 링크 부품의 상용

화에 선도 기여 핵심 모듈의 국산화에 크게

이지할 것으로 상되는 바, 시장 측에 앞서 <그림

4-1>에서 년도에 따른 40 Gbps 원 모듈의 단가

변동 세계시장 규모를 보여주고 있다.

- 기술의 발 과 함께 모듈단가는 격히 하락하지만

체 시장규모는 2000년 약 9 백만불에서 2004년도에는

8 억불의 시장이 견됨으로서 기술의 진보는 경제성

과 함께 새로운 시장의 창출을 기 할 수 있는 라

할 수 있다.

<그림 4-1> 40G 모듈의 단가 시장규모 추이

1999 2000 2001 2002 2003 2004

5000

10000

15000

20000

25000

30000

년도

모듈

단가($US)

0

200

400

600

800

1000

세계

시장

($M)


- 구체 으로 통신용 반도체 이 시장은 그림 16 에서

처럼 진 증가세로 있으며 2006년경 세계 모든 지

역에서 고루게 성장하여 체 시장규모가 8억불 수

에 이를 것으로 망된다.(2)

- 차세 반도체 이 는 기술의 선 을 통하여 수입

체 효과 뿐 만이 아니라, 수출 증 에 따른 경제

효과도 기 할 수 있을것으로 보며, 2010년경에는

체 송신 소자 시장 공략에 크게 기여할 수 있을

것이다.

- 아울러 기술의 원천 성격을 감안하면 모든 부품에

용 가능성이 매우 크며 이를 아래의 GIA-2004에서

측한 망치를 기 으로 보면 2010년경 100억불 이

상의 세계시장 측이 가능함을 알 수 있다.

<그림 4-2> 반도체 이 의 지역별 세계시장 측


4. 국내 기술개발의 방향성- R&D 전략, 정책적 제언

○ 국내 기술개발의 방향

- 이미 GaInAsP, AlGaInAs 계열의 재 상용화 되어있

는 분야는 세계 산업 거품의 제거와 함께 경쟁력이

큰 세계 기업만이 살아남았고, 세계 인 상용기술과

국내자체 기술간의 사소한 차이조차도 극복하기 어려

운게 실이며 후발주자로서의 반 추격 내지 역

의 기회는 없을 것으로 단된다.

- 향 후 국가 유선통신 인 라를 구성하게 될 핵심 근

외선 반도체 이 를 지속 으로 수입에 의존해서는

안되며 오히려 차세 이 원인 양자 이 내

지 GaInNAs계 이 연구에 집 투자하므로서 아

직 세계 으로 기술의 난이도가 크고 완성도가 아직

미흡한 면을 호기로 삼아 새로운 시장의 강자로서 도

약할 기회를 가져야 할 것이다.

<그림 4-3> 소자의 분야별 세계시장 측


○ R&D 략

- 국내 근 외선 반도체 원의 반 인 기술개발 략

을 논하기 앞서 세계 기술강국들의 동향을 간략히 보

자. 양자 이 의 경우, 최근에는 성장 메커니즘 규명

의 단계를 넘어 양자 구조가 가지는 물리 특성을

이용한 신기능 소자 개발에 많은 노력이 기울여지고 있

는 실정이다.

- 세계 인 기술강국들은 양자 구조를 이용한 신기능

소자 구 을 하여 정부 차원에서 연구를 진행하고

있으며, 로 미국의 경우 NSF의 국가연구기 으로

QUEST에서 양자 성장에 한 연구를 진행하고 있

고, 일본과 유럽 그리고 만 등에서도 활발한 정부주

도의 연구 로젝트가 범 콘소시움 형태를 통하여 진

행 에 있다.

- 이러한 내용을 <표 4-1>에 간단히 요약하여 보았다.

- 따라서 정부차원의 정책 투자를 상용기술의 완성도

를 구비할 수 있도록 지속 이고 융통성 있게 추진해

야 하며, 흩어져 있는 연구역량을 콘소시움과 형태를

통하여 집결될 수 있도록 제도 보완을 서둘러야 할

것이다.

- 다행스럽게 국내에서도 뒤늦게 차세 나노기술에

한 투자를 시작하면서 양자 이 에 한 연구.개발

이 어느 정도 활기를 띄고 있지만 빠른시간내에 선진

연구그룹과의 차별화를 선언하기에는 반 으로 역부

족이다.


<표 4-1> 외국 주요국가의 나노 양자 연구 추진 황

국가 미국 유럽 만

연구기

Center for

Quantized

Electronic

Structure

(QUEST)

Alcatel-Thales,

Wurzburg Univ.

(BigBand)

Industrial

Technology

Research

Institute

(ITRI)

지원체계 정부 범유럽연합 정부

지원형태 연구개발비 연구개발비 연구개발비

지원규모 40억원/년 50억원/년 60억원/년

지원기 NSF EU NSC

- 아울러 이러한 연구결과들이 주로 MBE 성장 방법을

이용하여 진행되고 있는데, 이는 MBE 성장방법이 반

도체 박막을 단원자층 수 으로 제어할 수 있으며,

온 성장이 가능하다는 특징 등이 있고 양자 성장에

합하기 때문이다.

- 하지만, 소자 제작시의 생산성 등을 고려하여 MO

-CVD등을 이용한 생산성 있는 연구.개발을 필히 병

행하여 산업화로의 일정을 단축해야 할 것이다.

- 한 연구 여건이 마련되지 않은 GaInNAs계 신

소재개발도 조속한 시일안에 연구역량을 결집하여 국

책과제화 작업을 진행하고 동시에 기존의 특허를 극복

하고 새롭게 기술을 선도할 수 있는 방향을 선택하여

계획 이고 략 인 기획과 함께 양자 이 와 경

쟁 계로서 자생존의 치열한 기술개발의 장을 국

내에서 펼치도록 함으로써 경쟁력 확보와 함께 국내

기술개발의 새로운 모델로 제시되어야 할 것이다.


○ 정책 제언

- 이미 미국, 일본, 유럽 등의 기술선진국들은 나노 소재

를 이용한 신기능 소자 연구개발을 국가 최우선 략 과

제로 선정하고, 2000년 과학기술산업을 주도하기 한

치열한 기술 쟁을 선포하고 있는 실정이므로, 이러한 맥

락에서 볼 때, 양자 이 GaInNAs계 신소재등을

이용한 부품개발에 한 기 기반 요소핵심기술을 확

립하지 못하면, 선진국과의 기술격차는 더 커질 것

이 명백하므로, 국가 차원의 지원 육성이 요구된다.

41

참고 문헌

1. D. Bang et als, "High-Temperature and High-Speed Operation of

a 1.3-um Uncooled InGaAsP-InP DFB Laser" IEEE Photonics

Technology Letters, 14(9), pp.1240-1242, 2002.

2. Strategic Report "Indium Phosphide: Electrical and Optical

ICs"/ Technology Assessment Group Inc./2003.

3. OSSM at HOW "Opto Discrete Devices"/ Mitsubishi Electric

Co./2005.

4. H. Saito, K. Nishi, and S. Sugou, "Ground-state lasing at

room temperature in long-wavelength InAs quantum-dot

lasers on InP (311)B substrates," Appl. Phys. Lett., vol. 78,

pp. 267-269, Jan. 2001.

5. R. H. Wang, A. Stintz, P. M. Varangis, T. C. Newell, H. Li,

K. J. Malloy, and L. F. Lester, "Room-temperature operation

of InAs quantum-dash lasers on InP (001)," IEEE Photon.

Technol. Lett., vol. 13, pp. 767-769, Aug. 2001.

6. J. S. Kim, J. H. Lee, S. U. Hong, W. S. Han, H.-S. Kwack,

and D. K. Oh, "Effects of a thin InGaAs layer on InAs

quantum dots embedded in InAl(Ga)As," Appl. Phys. Lett.,

vol. 83, pp. 3785-3787, Nov. 2003.

7. C. Paranthoen, C. Platz, G. Moreau, N. Bertru, O. Dehaese, A.

Le Corre, P. Miska, J. Even, H. Folliot, C. Labbé, G.

Patriarche, J. C. Simon, and S. Loualiche, "Growth and optical

characterizations of InAs quantum dots on InP substrate:

towards a 1.55 m quantum dot laser," J. Crystal Growth, vol.

251, pp. 230-235, Apr. 2003.

8. F. Lelarge, B. Rousseau, B. Dagens, F. Poingt, F. Pommereau,

and A, Accard, "Room temperature continuous-wave operation


of buried ridge stripe lasers using InAs-InP (100) quantum

dots as active core" IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 17,

pp. 1607-1609, Jun. 2005.

9. R. Schwertberger, D. Gold, J. P. Reithmaier, and A. Forchel,

"Long-wavelength InP-based quantum-dash lasers," IEEE

Photon. Technol. Lett., vol. 14, pp. 1369-1371, Jul. 2005.

10. J. S. Kim, J. H. Lee, S. U. Hong, W. S. Han, H.-S. Kwack,

C. W. Lee, and D. K. Oh, "Room-temperature operation of

InP-based InAs quantum dot laser," IEEE Photonics Technol.

Lett., vol. 16, pp. 1607-1609, Jun. 2004.

11. Science & Technology Co. UNM, " Quantum Dot Lasers",

Canada Patent, CA2423782 (2002. 7. 25)

12. Science & Technology Co. UNM, " Quantum Dash Devices,

Canada Patent, CA2424468 (2002. 3. 28)

13. Huang Xiaodong et als., " Quantum Dot Vertical Cavity

Surface Emitting Laser", US Patent, US6782021 (2004. 8. 24)

14. S. R. Bank et als, "High-performance 1.5um GainNAsSb

lasers grown on GaAs" Electronics Letters, 40(19),

pp.1240-1242, 2002.

15. M Yamada et als, "1.3um GaInNAs VCSELs for 40-Gb/s

CWDM system" LEOS-2005, TuAA3, 2005.

16. Honeywell Inter. Inc., "VCSEL including Indium and Nitrogen

in the active region", WO03/058770 (2004. 2. 12)

17. Sandia Co., "Long wavelength VCSEL", WO01/093387 (2003.

1. 16)

18. Columbia University, "InGaAsN/GaAs quantum well devices",

WO00/079599

저자소개

오 곤

․이학박사

․ , 한국 자통신연구원 책임연구원

여 운 동

․ , 한국과학기술정보연구원 연구원

․ 서: 블루투스 기술개발동향 등

BB105 오 곤․여운동

차세대 근적외선 반도체 광원 소자

2005년 12월 19일 인쇄

2005년 12월 23일 발행

발행처

서울특별시 동 문구 청량리동 206-9

ꂕ 130-742

화 : 3299-6114

등록: 1991년 2월 12일 제5-258호

발행인

조 화

인쇄처

신기획

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차세대 근적외선 반도체 광원 소자gift.kisti.re.kr/data/IAC/files/KISTI-200512-ODG-optical_comm.pdf · 머 리 말 21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을