광자 다이오드는 전자가 한쪽으로만 흐르는 전자 다이오드처럼 빛이 한쪽만 투과하고 다른 쪽으로 투과하지 못하도록 인위적으로 만든 광전달 소자다. 집적회로에서 신호를 보낼 때 전자를 이용하는 전자 다이오드와 달리 빛을 이용하는 광자 다이오드를 활용하면 정보를 초고속으로 처리할 수 있고 전송 손실이 적어지기 때문에 에너지 소비를 줄일 수 있다.

연구팀은 인듐과 갈륨, 질소로 구성된 반도체 나노와이어를 이용해 직경 수백 나노미터(㎚, 10억분의 1m), 길이 수 마이크로미터(㎛, 100만분의 1m)에 이르고 양 방향으로 빛이 나오는 광자 다이오드를 개발했다. 반도체 나노와이어는 길이 방향으로 큰 에너지 차이를 보이는데 인듐의 함량을 연속적으로 조절하면 빛 에너지의 차이를 만들 수 있어 양 방향으로 빛 투과 여부를 결정할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번에 개발된 광자 다이오드는 기존 방식과 달리 크기가 작고 빛의 방향이 환경 변화에 민감한 영향을 받지 않아 고집적 회로에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구결과는 나노 분야 권위 있는 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 9월 10일자 표지논문으로 게재됐다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com