최근 인공지능 반도체와 고성능 컴퓨팅 기술이 발전하면서, 칩 내부와 칩 사이에서 이동하는 데이터의 양이 빠르게 증가하고 있습니다. 그러나 기존 전기 배선은 고집적화에 따라 신호 지연과 발열 문제가 커지고, 광 기반 인터커넥트 역시 높은 대역폭의 장점에도 불구하고 소자 소형화와 전기적 제어 효율 측면에서 한계가 남아 있습니다. 이에 따라 전자와 광자의 장점을 함께 활용할 수 있는 새로운 신호 전달 방식이 요구되고 있습니다.

본 연구는 빛과 반도체 내부의 엑시톤이 결합하여 형성되는 엑시톤-폴라리톤을 차세대 정보 전달 매개로 활용하고자 합니다. 엑시톤-폴라리톤은 빛의 빠른 전파 특성과 엑시톤의 전기적 감응성을 동시에 가질 수 있어, 고속으로 이동하면서도 전기적으로 제어 가능한 하이브리드 신호 전달자로 주목받고 있습니다. 연구진은 2차원 반도체 기반 델타-광도파로(δ-waveguide) 플랫폼에서 엑시톤-폴라리톤이 도파로를 따라 전파되는 물리적 원리를 밝히고, 전파 중인 신호의 특성을 전기적으로 제어하는 방법을 연구합니다.

이를 통해 기존의 공진기 중심 폴라리톤 연구를 넘어, 실제 도파로를 따라 이동하는 엑시톤-폴라리톤의 전송 동역학과 전기적 변조 메커니즘을 체계적으로 규명하고자 합니다. 나아가 이러한 이해를 바탕으로 폴라리톤 기반 집적회로(Polaritonic Integrated Circuit, PoIC)의 핵심 설계 기반을 마련하고, 향후 AI 반도체와 칩렛 기반 고성능 컴퓨팅 시스템에서 요구되는 고속·저전력 광전자 인터커넥트 기술의 새로운 가능성을 제시하고자 합니다.