نجح باحثون من كوريا الجنوبية في تطوير تقنية لإنتاج كميات كبيرة من ليزر النقاط الكمومية، والذي يستخدم على نطاق واسع في مراكز البيانات والاتصالات الكمومية. ويمهد هذا الاختراق الطريق لخفض تكلفة إنتاج ليزر أشباه الموصلات إلى سدس المستوى الحالي.
أعلن معهد أبحاث الإلكترونيات والاتصالات (ETRI) عن تطوير تقنية لإنتاج كميات كبيرة من ليزر النقاط الكمومية باستخدام نظام الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني (MOCVD) لأول مرة في كوريا.
نجح قسم أبحاث مكونات الاتصالات البصرية في معهد أبحاث الطاقة والبيئة في تطوير ثنائيات ليزر النقاط الكمومية المصنوعة من زرنيخيد الإنديوم/زرنيخيد الغاليوم (InAs/GaAs) على ركائز من زرنيخيد الغاليوم (GaAs) لنطاق الطول الموجي 1.3 ميكرومتر المستخدم في الاتصالات البصرية.
تقليديًا، يتم إنتاج ثنائيات الليزر ذات النقاط الكمومية باستخدام تقنية التكاثر الشعاعي الجزيئي (MBE)، ولكن هذه الطريقة غير فعّالة بسبب معدل نموها البطيء، مما يجعل الإنتاج الضخم صعبًا. من خلال الاستفادة من MOCVD، الذي يتمتع بكفاءة إنتاج أعلى، نجح فريق البحث في تحسين كفاءة إنتاج ليزر النقاط الكمومية بشكل كبير. تشتهر ليزرات النقاط الكمومية بخصائصها الحرارية الممتازة وتحملها القوي لعيوب الركيزة، مما يسمح بمساحات ركيزة أكبر، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج.
تتميز تقنية تصنيع النقاط الكمومية التي تم تطويرها حديثًا بكثافة عالية وتوحيد جيد. يمكن لليزر شبه الموصل للنقاط الكمومية المنتج أن يعمل بشكل مستمر في درجات حرارة تصل إلى 75 درجة مئوية، مما يشير إلى أن تقنية MOCVD حققت نتائج رائدة عالميًا.
في السابق، كانت معدات الاتصالات البصرية تستخدم ركائز باهظة الثمن من فوسفيد الإنديوم (InP) يبلغ قطرها 2- بوصة، مما أدى إلى ارتفاع تكاليف التصنيع. تستخدم التكنولوجيا الجديدة ركائز زرنيخيد الجاليوم التي تكلف أقل من ثلث ركائز InP ومن المتوقع أن تقلل تكلفة تصنيع ليزر أشباه الموصلات للاتصالات إلى أقل من سدسها.
تتمتع هذه التقنية بالقدرة على استخدام ركائز ذات مساحات كبيرة، وبالتالي يمكنها تقليل وقت العملية وتكاليف المواد بشكل كبير.
يخطط فريق البحث لمزيد من تحسين هذه التكنولوجيا والتحقق منها لتحسين موثوقيتها ونقلها إلى شركات الاتصالات البصرية المحلية. وستتلقى هذه الشركات الدعم التكنولوجي والبنية الأساسية الرئيسية من خلال مصنع أشباه الموصلات التابع لـ ETRI لتسريع التسويق.
ومن المتوقع أن يؤدي خفض وقت التطوير وتكاليف الإنتاج إلى تعزيز القدرة التنافسية لأسعار المنتجات وزيادة حصتها في السوق الدولية. ومن المتوقع أن يعزز هذا التقدم تطوير صناعة مكونات الاتصالات البصرية المحلية.
في المجتمع الحديث، يعد الاتصال البصري صناعتنا الأساسية. وسيحدث هذا الإنجاز الذي حققه فريق البحث ثورة في تطوير مصادر الضوء، وربط المباني السكنية بالمدن الكبرى، والكابلات البصرية البحرية.
وقال البروفيسور داي ميونج جيوم من جامعة تشونغبوك الوطنية، أحد المشاركين في هذا البحث، "إن تكنولوجيا الإنتاج الضخم للنقاط الكمومية يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكلفة إنتاج معدات الاتصالات البصرية باهظة الثمن، وتحسين القدرة التنافسية لصناعة مكونات الاتصالات البصرية في البلاد، وتقديم مساهمة كبيرة في البحث العلمي الأساسي". وقال الدكتور هو سونغ كيم من قسم أبحاث مكونات الاتصالات البصرية في معهد أبحاث الطاقة والبيئة، "إن هذا الإنجاز البحثي هو أفضل مثال على ضمان الجدوى التجارية والابتكار الأساسي، ولديه القدرة على تغيير نموذج صناعة أشباه الموصلات للاتصالات البصرية بالليزر".
