TDK Corporation은 세계 최초의 "스핀 광검출기"를 개발했다고 발표했습니다. 광학, 전자, 자기 소자를 통합한 광스핀 전자변환소자입니다. 800나노미터 파장의 빛을 사용해 20피코초(20×10⁻1²초)의 초고속으로 반응할 수 있으며, 반응 속도는 기존 반도체 광검출기보다 10배 이상 빠르다.
새로운 장치는 특히 인공 지능 애플리케이션에서 데이터 전송 및 데이터 처리 속도를 높이는 동시에 전력 소비를 줄이는 광전 변환 기술을 구현하는 핵심 동인이 될 것으로 예상됩니다.
인공지능의 발달로 인해 대용량 데이터를 더 빠른 속도로, 더 낮은 전력 소모로 전송하는 것이 불가피해졌습니다. 현재는 데이터를 처리하고 계산을 수행하기 위해 전기적 신호를 통해 CPU/GPU 칩 간, 메모리 간 데이터가 전송됩니다. 따라서, 접속 거리가 증가함에 따라 저하되지 않는 고속 전송 속도를 제공할 수 있는 광통신 및 광 접속에 대한 수요가 증가하고 있다. 광학부품과 전자부품을 콤팩트하게 융합한 광전변환 기술도 세계적으로 주목받고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 TDK는 현재 수십억 개의 HDD 헤드에 사용되는 MTJ(자기 터널 접합) 기술을 포토닉스에 적용하고 있습니다. 이 기술의 주요 장점 중 하나는 결정 성장을 위해 단결정 기판을 사용할 필요가 없으며, 소자 형성이 기판 재료에 의해 제한되지 않는다는 것입니다. 대조적으로, 기존의 반도체 기반 광검출기는 더 짧은 파장에서 물리적 한계를 가지고 있습니다. 스핀 광검출기는 완전히 다른 원리로 작동하고 전자 가열 현상을 이용하기 때문에 파장이 짧아도 초고속으로 작동할 수 있습니다. 또한 넓은 작동 파장 범위를 가지며 가시광선부터 근적외선까지 작동하는 것으로 입증되었습니다. TDK는 자성 재료의 초고속 현상 측정 분야의 연구 선구자인 일본 대학과 함께 스핀 광검출기를 성공적으로 시연했습니다.
또한 가시광선을 고속으로 감지할 수 있는 능력으로 인해 스핀 광검출기는 AR/VR 스마트 안경 및 고속 이미지 센서와 같이 향후 성장이 예상되는 응용 분야에 유용할 것입니다. 기존의 반도체 광 감지 장치는 우주선에 대한 저항이 약한 반면, MTJ 부품은 우주선에 대한 저항이 강한 것으로 알려져 항공우주 응용 분야의 광 감지 소자로 사용될 것으로 예상됩니다. 앞으로도 TDK는 이러한 성과를 바탕으로 고속 광학 검출 부품을 지속적으로 개선하고 실용성을 더욱 극대화할 것입니다.