ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 그래핀소자창의연구실의 김진태 박사(사진)팀이 반도체 신소재인 그래핀 기반의 플라즈몬 광도파(광파를 단면이 국한된 투명매질내에 가두어 놓고 매질의 축방향으로 전파시키는 것) 소자를 개발했다고 지난 22일 밝혔다.

김 박사팀은 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD)법을 통해 성장한 그래핀을 기반으로 집적 광회로 구현이 가능한 그래핀 플라즈몬 광도파로 기술을 개발했다.

그동안 금, 은, 구리 등의 금속을 이용하는 금속선 광도파로(metal strip optical waveguide)에 대한 연구가 오랜 동안 진행됐으나 금속 전도도(전류가 통과하기 쉬운 정도)는 전기장을 통해 변화시킬 수 없어 한계가 있었다.

그러나 그래핀을 사용하면 화학적 도핑(doping), 전기장, 자기장 그리고 게이트 바이어스(bias) 전압 조절 등을 통해 전도도를 변화시킬 수 있어 신개념의 광전자소자를 개발할 수 있는 무한한 가능성을 갖고 있다.

이번에 개발한 그래핀 광도파로 기술은 기존에 이론적으로만 연구되고 있는 그래핀을 통한 광도파 특성을 실험적으로 증명한 것으로 대내·외 학문적·산업적 주목을 끈다. 특히 그래핀을 통한 광통신 성능을 확인함으로써, 그래핀 광도파로를 기존의 반도체 소자와 결합해 광통신 및 전기통신이 동시에 가능한 차세대 광·반도체 융합 신소자로 개발할 수 있는 가능성을 열었다.

김진태 박사는 “이번 개발 기술은 기존 반도체 공정에 곧바로 응용이 가능한 기술로, 기존 광·반도체 융합 소자 대비 활용성 및 응용성이 보다 높은 신기술”이라며 “이 기술을 통해 반도체 강국으로의 우리나라의 위상을 다시 한번 세우는 계기가 될 것”이라고 말했다.

한편 관련 논문은 지난 15일 광학분야 최고 권위의 저널인 ‘옵틱스 익스프레스(Optics Express)’ 11월호에 게재됐다.