전자 다이오드를 대신해 빛의 속도로 정보를 전달할 수 있는 광자 다이오드가 개발됐다.

KAIST(한국과학기술원·총장 강성모)는 조용훈 물리학과 교수 연구팀이 반도체 나노와이어를 이용해 빛을 한 방향으로만 선택적으로 전달하는 광자 다이오드를 개발했다고 18일 밝혔다.

광자 다이오드는 전자 다이오드와 마찬가지로 전자가 한쪽으로 흐르는 구조로 빛이나 광자가 한쪽은 통과하지만 다른 쪽은 투과하지 못하도록 한다.

이번에 개발된 광자 다이오드는 직경이 수백 나노미터에 길이가 수 마이크로미터 정도에 불과해 고집적회로에 사용할 수 있고, 빛의 편광방향 등 영향에 덜 민감해 효과적인 활용이 가능하다는 것이 연구진의 설명이다.

연구진은 수 마이크로미터 이하의 질화물반도체 나노와이어를 이용해 크기를 줄일 수 있었고, 인듐 함량을 제어해 빛의 에너지 차를 만들어 투과 여부를 결정하는 원리를 적용시켰다.

특히 광자 다이오드는 전자 다이오드에 비해 월등한 속도를 가지고 있으며, 빛의 속도까지 높일 수 있을 것으로 기대된다.

조용훈 교수는 "길이 방향으로 나타나는 에너지의 큰 차이는 비 대칭적으로 빛의 진행을 일으켜 광자 다이오드가 작동한다"며 "집적회로에서 전자 대신 광자를 활용하면 정보의 전달속도가 빛의 속도에 근접할 정도로 빨라진다"고 설명했다.

조 교수의 지도를 받아 고석민(제1저자), 공수현(제2저자) 박사과정이 수행한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업과 KAIST EEWS 연구센터 사업의 지원을 받아 수행됐다.

이번 연구결과 나노 분야 학술지인 '나노 레터스(Mamo Letters)' 10일자 표지 논문으로 게재됐다.