III-V 화합물반도체는 기존 실리콘(Si) 반도체에 비해 높은 전자 및 정공 이동도를 가지며, 이종접합(heterojunction) 계면에서의 2차원 전자 가스(2DEG, two-dimensional electron gas) 형성 등 우수한 전기적·물리적 특성을 제공합니다. 이러한 특성은 고속·고주파 동작과 저전력 소자 구현에 유리하며, 기존 Si 기반 반도체가 직면한 성능 및 미세화 한계를 극복할 수 있는 중요한 가능성을 제시합니다.

저희 연구실에서는 III-V 화합물반도체의 정밀한 합성 및 에피택셜 성장 기술을 연구하고, 이를 기반으로 다양한 전자소자를 제작하여 그 성능과 응용 가능성을 검증하고 있습니다. 궁극적으로는 재료 성장에서부터 소자 제작 및 특성 평가에 이르는 통합적인 연구를 통해 무어의 법칙(Moore’s law)의 한계를 넘어설 수 있는 차세대 화합물반도체 전자소자와 새로운 소자 플랫폼을 개발하는 것을 목표로 합니다.

III-V compound semiconductors exhibit higher electron and hole mobilities compared to conventional silicon (Si) semiconductors, providing superior electrical and physical properties such as the formation of a two-dimensional electron gas (2DEG) at heterojunction interfaces. These characteristics are highly advantageous for realizing high-speed, high-frequency operations and low-power devices, presenting significant potential to overcome the performance and scaling limitations of conventional Si-based semiconductors. 

Our laboratory focuses on the precise synthesis and epitaxial growth technologies of III-V compound semiconductors. Based on these core technologies, we fabricate a variety of electronic devices to verify their performance and potential applications. Ultimately, through an integrated research approach spanning from material growth to device fabrication and characterization, we aim to develop next-generation compound semiconductor electronic devices and novel device platforms capable of transcending the limits of Moore’s law.

AI 및 HPC 기술의 급속한 발전으로 데이터센터 내 데이터 전송량과 대역폭 밀도가 폭발적으로 증가함에 따라, 기존 전기 인터커넥트와 pluggable optical transceiver가 갖는 대역폭, 전력소모 및 집적도 한계를 극복하기 위한 Co-Packaged Optics(CPO) 기술의 중요성이 크게 증가하고 있습니다. 이러한 차세대 광인터커넥트의 구현을 위해서는 높은 광출력과 에너지 효율, 우수한 파장 및 열적 안정성, 높은 신뢰성을 갖는 고성능 반도체 레이저가 요구되며, 응용 구조에 따라 협선폭 특성과 초고속 변조 성능 또한 중요합니다.

저희 연구실은 기존 반도체 레이저의 성능 한계를 극복하기 위한 차세대 화합물반도체 레이저 소재, 나노·양자구조, 소자 구조 및 집적 기술을 연구하고 있습니다. 이를 바탕으로 고출력·고효율·고속·고안정성 반도체 레이저 및 광원 기술을 개발하고, CPO를 비롯한 차세대 광인터커넥트를 통해 AI 및 HPC 데이터센터에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다.

III-V compound semiconductors offer superior mobility and electrical properties, overcoming the physical limits of traditional silicon. Our lab focuses on the precise epitaxial growth and device integration of these materials to develop next-generation electronic platforms that transcend Moore’s Law. Furthermore, to address the massive bandwidth demands of AI and HPC, Co-Packaged Optics (CPO) requires highly efficient and stable light sources. We research advanced compound semiconductor lasers—spanning from quantum structures to device integration—to deliver high-power, high-speed optical interconnects for future data centers. 

AI 및 HPC의 급격한 발전으로 칩 간 데이터 전송에 요구되는 대역폭과 에너지 효율이 빠르게 증가하고 있습니다. 

저희 연구실은 기존의 소수 고속 직렬 채널 중심의 광통신 구조를 넘어, 초고집적 microLED array를 이용한 massively parallel optical interconnect를 연구합니다. 수백~수천 개의 microLED 채널을 2차원으로 집적하고 병렬 구동함으로써 Tb/s/mm²급 bandwidth density를 구현하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 초고속 변조, 고효율 발광 및 고집적화를 가능하게 하는 차세대 화합물반도체 소재, 나노구조 및 microLED 소자 기술을 개발합니다.

With the rapid advancement of AI and HPC, the demand for higher bandwidth and improved energy efficiency in chip-to-chip data communication is increasing dramatically. Our research group explores massively parallel optical interconnects based on highly integrated microLED arrays, moving beyond conventional optical communication architectures that rely on a limited number of high-speed serial channels. By integrating and operating hundreds to thousands of microLED channels in two-dimensional arrays, we aim to achieve Tb/s/mm²-level bandwidth density. To realize this goal, we develop next-generation compound-semiconductor materials, nanostructures, and microLED device technologies that enable ultrafast modulation, high-efficiency light emission, and ultra-high-density integration.

Single-photon generation and detection are essential components in quantum technologies such as quantum communication, quantum cryptography, and quantum computing, as they enable precise control of quantum states and highly reliable information transmission.

One of the main research topics currently being pursued in EPiLab involves single-photon generation using III-V-based quantum dots, as well as the development of ultra-sensitive photodetectors based on III-V materials capable of detecting single photons with high efficiency