실리콘 칩을 위한 최초의 게르마늄-주석 반도체 레이저

< 그림 : 게르마늄(Ge)-주석(Sn) 레이저 개략도로, 순수한 게르마늄(오렌지색) 층간층을 사용하여 실리콘 웨이퍼(청색) 상에 직접 빛을 조사하고 있다.>

스위스 PSI(Paul Scherrer Institute) 및 독일 율리히 연구소(Forschungszentrum
Julich)의 과학자들은, IV족 원소만으로 구성된 최초의 반도체를 소개하였다. 결과적으로 게르마늄-주석(GeSn) 레이저는 실리콘 칩에 직접적으로 적용될 수 있기 때문에, 빛을 이용해 컴퓨터 칩 상에 자료를 전송하는 새로운 방식을 제공하게 되었다. 이 방식은 구리 와이어를 사용할 때보다 더 빠른 속도로 처리 가능하며, 훨씬 적은 에너지를 사용한다. 본 연구결과는 Nature Photonics지에 게재되었다.



멀티플 코어(multiple core)뿐만 아니라 논리소자(logic element) 및 메모리 셀(memory cell) 간의 데이터 전송은, 빠르게 발전하는 컴퓨터 기술의 장애물로 여겨지고 있다. 빛을 통한 자료전송은 컴퓨터 칩 등에서의 더 빠르고 에너지 효율적인 데이터 흐름을 가능하게 할 것이다. 구리 와이어를 이용한 신호의 전송은, 열 부하 및 구리 와이어의 밴드폭의 한계로 인해 더 크고 빠른 컴퓨터 개발을 제한하고 있다. 클럭 신호를 동기화하는 것만으로도, 회로의 에너지 효율이 30% 향상된다고 Detlev Grutzmacher 교수는 밝혔다.



일부 장거리 통신 네트워크 및 컴퓨팅 센터는 수 십 년 동안 광학적인 방법을 이용해오고 있다. 이 방법은 장거리에서도 매우 높은 밴드폭을 제공해 주기 때문이다. 광섬유를 이용하면, 신호의 전파시 손실이 거의 없으며, 다양한 파장을 동시에 전송이 가능하다. 광학적 요소의 통합적 사용은 이미 많은 분야에서 활용되고 있다. 그러나 광범위한 연구에도 불구하고, 칩을 제조하는데 사용할 수 있는 레이저 광원은 아직 성취되지 못한 상황이다.



칩 생산에 적합한 재료

칩 제조의 기본은 실리콘으로, 주기율표에서 IV 족 원소에 해당한다. 예를

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