금속-유체-실리콘 기반 광공진기인 PDR이 결합된 나노플라즈모닉 도파로의 구조와 제작된 소자의 주사현미경 사진.© News1

국내 연구진이 금속-유체-실리콘 기반 초소형 광공진기*를 구현하는데 성공, 향후 집적도가 높은 광집적회로 개발 등에 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

한국연구재단(이하 연구재단)은 24일 울산과학기술원 권민석 교수팀이 반지름 1마이크로미터(㎛) 이하 실리콘 디스크 등으로 구성된 초소형 광공진기를 개발했다고 밝혔다.최근 광집적회로**의 집적도를 높일 수 있는 나노플라즈모닉(nanoplasmonic) 도파로가 활발히 연구되고 있지만 실제 제작에는 복잡한 기술이 필요하다.

금속-유체-실리콘 기반 광공진기인 PDR이 결합된 나노플라즈모닉 도파로의 투과 스펙트럼.© News1

또 광집적회로의 핵심 소자인 광공진기의 특성을 동적으로 조절하기 위해서는 광공진기에 의해 빛이 강하게 모이는 영역의 굴절률을 크게 변화시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.

연구팀은 표준 CMOS 기술을 활용해 나노플라즈모닉 도파로와 소자를 제작하는 공정을 확립, 금속-유체-실리콘 기반 초소형 광공진기를 구현하는데 성공했다.유체 종류를 변경하면 굴절률이 크게 변하는 것은 물론 유체와 빛의 강한 상호작용을 얻을 수 있다는 점을 활용한 것이라고 연구팀은 설명했다. 

울산과학기술원 권민석 교수.© News1

연구팀은 이를 통해 광공진기를 구성하는 유체를 바꿈으로써 광공진기의 특성을 크게 변화시켰다.

권 교수는 "개발된 광공진기는 집적도 높은 광집적회로뿐만 아니라 극소량 액체의 검출을 위한 광센서, 미세 입자를 제어하는 광집게에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 권위 있는 세계적 학술지 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 3월16일자 온라인 판에 게재됐다.

* 광공진기 : 특정 파장의 빛을 오랫동안 가둬 둘 수 있는 소자. 광공진기는 레이저, 변조기, 필터, 센서 등에 활용. 현재 사용 중인 실리콘 기반 소형 광공진기의 반지름은 3~5㎛다.
** 광집적회로(photonic integrated-circuit) : 한 기판 위에 변조기, 스위치, 필터와 같은 다양한 광도파로 기반 광소자들을 집적해 원하는 광신호 처리를 할 수 있게 만든 소자.


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