지난 20년 동안, 광섬유와 레이저는 진공 튜브에서 통합된 전자회로에 이르기까지 우리가 통신하는 방법을 완전히 바꾸어 놓았다. 전자 칩의 데이터 프로세싱 속도는 증가하였지만, 전자 칩 사이의 데이터 전달 속도는 아직도 구리 기반 연결자에 의존한다. 따라서 칩 사이에서 데이터가 더 빨리 전송될 수 있는 시스템이 필요하다. 이에 대한 하나의 솔루션은 전기 신호 대신에 빛 신호를 이용하는 것이다. 이를 위해서는 데이터 송신 속도와 효율을 향상시킬 수 있는 광 연결자가 필요하며 칩의 출력 소모, 그리고 면적 등이 줄어들어야 한다. 그러나 비록 전기 신호를 발생시키는데 사용되는 기본 전자 재료인 실리콘은 빛 신호를 전달하는데 뛰어나지만 그것은 빛 신호를 발생시킬 수 없다는 문제점이 있다. 그에 비해서 주기율표에서 III족과 V 족의 원소가 결합되어 만들어진III-V 재료는 뛰어난 광소스이다. 따라서 이런 두 물질을 통합하고자 하는 것이 자연스러운 발상이지만, 그것들의 격자 상수는 서로 다르다. 그 결과, 디바이스 제작에 적합하지 않은 매우 결함을 많이 가진 물질이 만들어진다. 다른 물질을 결합하는 것에 기반한 통합 방법은 오래 전에 제안되었다. 비록 이것은 가능하고 시작하기에 고무적이지만 물질을 하나로 통합하는 것이 저렴한 가격과 높은 수율로 제작하는 것을 가능하게 한다. 이제 스웨덴 KTH 로얄 기술 연구소의 연구진은 ELOG 기술을 개발하여 실리콘 상에 III-V 반도체를 모노리식 통합을 위한 플랫폼을 제공할 수 있게 하였다. 이 기술을 통하여 빛은 실리콘 상의 III-V층에 에피탁시 방법으로 성장된 적층에서 빛을 발생할 수 있게 하였다. 이 빛은 동일한 실리콘으로 만들어진 웨이브가이드로 전달되어 빛 신호가 전자칩과 통신할 수 있도록 하였다. 이런 프로세스는 에피탁시로 성장된 실리콘 상의 통합된 칩을 제공할 수 있는 것으로서, III-V와 실리콘의 통합된 플랫폼을 달성하는 데 큰 기여를 할 것으로 보인다. 결합 방법에 대한 매력적인 대체는 에피탁시 측면 과성장(ELOG)이다. 이 방법은 꽤 간단한 기술로서, 극성과 비극성 경계면에서 생성된 결함을 제거하기 위해 유전체 물질의 박막에서의 열림을 통해 선택적인 면적 성장을 이용하는 것이다. 선택적인 면적 성장 열림을 줄임으로써, 이들 연구진은 결함 전파 가능성을 크게 줄였다. 이럼에도 불구하고, 일부 결함은 이런 열림을 통해서 스며나갈 수 있었다. 그러나, 특정한 물질 시스템에 대한 이런 결함 연구는 이런 결함의 정확한 방향과 각도를 밝혀내었다. 이들 연구진은 특정한 각도에서 오프닝의 방향을 설정하고 오프닝 크기 사이의 비율을 유지함으로써, 연구진은 결함이 ELOG 층으로 들어오는 것을 방지할 수 있었다. 연구진의 이전 시뮬레이션은 결함 필터링에 사용되는 유전체 마스크는 실리콘 웨이브가이드 안으로 변환될 수 있다는 것을 보여주었다. 실리콘 웨이브가이드에서 이런 빛의 효율적인 제한이 필요하다. 그러나 그와 같은 두께의 마스크는 오프닝 크기의 확대를 가능하게 하면서도 필요한 형상비 2를 유지할 수 있게 해준다. 이런 넓은 오프닝은 또한 III-V 광소스에 의해서 생산된 열이 소실될 수 있게 허용해준다. 이런 원리에 기반하여, 이들 연구진은 실리콘 웨이퍼의 (001) 결정 표면 상에 미리 증착된 결함이 많은 인듐 인광물 씨를 취하였다. 그리고 이 방향에서 4도 엇나가게 하였다. 이런 엇나간 각도는 결정 격자 안에서 원자들이 완벽한 격자 정렬에서 예상된 것과 반대되는 순서로 정렬된 반위상 도메인 또는 경계로 알려진 결함을 방지한다. 이것은 보통 이원자 단계를 가진 극성 물질이 단원자 단계를 가진 물질 상에 성장될 때 형성된다. 엇나간 방향은 웨이퍼 다이싱 중에 기판 상에 원자적인 단계를 도입한다. 이들 연구진은 2마이크로미터 두께 층의 이산화탄소를 이전에 제안된 SiO2-Si-SiO2 웨이브가이드 구조를 흉내내기 위해 증착하였다. 이들 연구진은 1 마이크로미터 너비와 1.5 센티미터의 길이를 가진 다중선 오프닝을 정의하기 위해서 광리소그라피를 사용하였다. 이 다중선 오프닝은 서로 20마이크로미터 간격으로 떨어져 있다. 활성 이온 에칭을 최적화함으로써, 이들 연구진은 평평한 수직벽을 만들었다. 이들은 이를 위해서 에칭 매스크로서 포토레지스트를 이용하였다. 실리콘 층 상에 이런 ELOG InP로 계속해서 작업함으로써, 이들 연구진은 다중 양자 우물을 성장시켰다. 이것은 금속 유기 증기상 에피탁시를 이용하여 ELOG InP층의 상단에 인듐 갈륨 비소 인광물에 기반하여 성장된 것이다. 다중 양자 우물로부터 광방출을 위해서, 양자 우물과 장벽 사이에 깨끗하고 균일한 경계면이 필요하였다. 투과 전자 현미경으로 조사한 결과, 첨부그림 2에서 볼 수 있듯이 이를 확인하였다. ELOG InP층 상의 다중 양자 우물은 평면형 InP상에 성장된 것과 상응하는 85% 이상의 광방출 세기를 보였다. 그것은 또한 ELOG가 원하는 광방출의 손실없이 실리콘 상에서 성공적으로 통합된 III-V 재료를 가진 것이라는 것을 보여주었다. 레이저 출력을 실현할 수 있다는 점이 입증되었다.
| 
