JP2022023003A - 光変調素子、ビームステアリング装置、及び電子装置 - Google Patents

光変調素子、ビームステアリング装置、及び電子装置 Download PDF

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善 日 金
Sun-Il Kim
晶 鉉 朴
Junghyun Park
昶 均 申
Chang Gyun Shin
秉 吉 鄭
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Abstract

【課題】光変調素子、それを含むビームステアリング装置、及びビームステアリング装置を含む電子装置を提供する。【解決手段】第１コンタクト層と、第２コンタクト層と、第１コンタクト層と第２コンタクト層との間に提供される活性層と、第１コンタクト層と活性層との間に提供される第１コンタクトプラグと、第２コンタクト層と活性層との間に提供される第２コンタクトプラグとを含み、第１コンタクトプラグ及び第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、活性層の幅よりも狭い光変調素子である。【選択図】図１

Description

本発明は、光変調素子、光変調素子を含むビームステアリング装置、及びビームステアリング装置を含む電子装置に関する。
入射光の透過／反射、偏光、位相、強度、経路などを変更させる光変調素子は、多様な光学装置において活用される。また、光学装置内において、所望の方式で、前述の光の性質を制御するために、多様な構造の光変調素子が提示されている。
そのような例として、光学的異方性を有する液晶、光遮断／反射要素の微小機械的動きを利用するＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）構造などが一般的な光変調素子に広く使用されている。そのような光変調素子は、その駆動方式の特性上、動作応答時間が数μｓ以上である。また、ＯＰＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ）方式を利用し、複数のピクセルまたはウェーブガイド形態の光線束の干渉を利用して、光の位相を変調する方式がある。このとき、ピクセルまたはウェーブガイドは、電気的及び熱的に制御し、光の位相を調節することになる。
機械的動きを利用するＭＥＭＳ構造を利用する場合、光変調素子の体積が大きくなり、価格が上昇する問題がある。さらに、振動などの要因により、応用が制限されてしまう。
ＯＰＡ方式での制御方法においては、ピクセルごとまたはウェーブガイドごとに、駆動ピクセルがなければならず、ピクセル駆動部のための駆動ドライバがなければならないので、回路及び素子が複雑になり、プロセスに掛かる費用が上昇する。
近年、メタ表面を光変調素子に適用する試みがある。該メタ表面は、入射光の波長よりも小さい数値が、厚み、パターンまたは周期などに適用された構造である。例えば、可変の光学性質（例えば、屈折率）を有し、多重量子井戸構造を有する半導体物質基盤のチューナブルメタ表面を利用した光学装置は、光通信から光センシングに至るまで多様な技術分野で使用される。
本発明が解決しようとする課題は、光の利得及び位相を独立して調節する光変調素子を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、光の利得及び位相を独立して調節するビームステアリング装置を提供することである。
本発明が解決しようとするさらに他の課題は、光の利得及び位相を独立して調節するビームステアリング装置を含む電子装置を提供することである。
ただし、本発明が解決しようとする課題は、前記開示に限定されるものではない。
一側面において、光変調素子は、第１コンタクト層と、第２コンタクト層と、前記第１コンタクト層と前記第２コンタクト層との間に提供される活性層と、前記第１コンタクト層と前記活性層との間に提供される第１コンタクトプラグと、前記第２コンタクト層と前記活性層との間に提供される第２コンタクトプラグと、を含み、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、前記活性層の幅よりも狭い光変調素子が提供されるのである。
前記活性層は、前記第１コンタクト層の上面に垂直な方向に沿って積層される複数の量子ドット層と、前記複数の量子ドット層上にそれぞれ提供される複数の井戸層とを含み、前記活性層の幅は、前記活性層に入射する光の波長よりも小さく、前記複数の量子ドット層のバンドギャップエネルギーは、前記複数の井戸層のバンドギャップエネルギーよりも小さい光変調素子が提供されるのである。
前記第１コンタクト層と前記活性層との間に提供される第１絶縁膜と、前記第２コンタクト層と前記活性層との間に提供される第２絶縁膜と、をさらに含み、前記第１絶縁膜は、前記第１コンタクトプラグの側面を覆い、前記第２絶縁膜は、前記第２コンタクトプラグの側面を覆ってもよい。
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、それぞれ前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグよりも低い屈折率を有することができる。
前記第１コンタクト層上に提供されるパッシベーション膜をさらに含み、前記パッシベーション膜は、前記第１コンタクト層、前記第１絶縁膜、前記活性層、前記第２絶縁膜及び前記第２コンタクト層の側面を覆ってもよい。
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、第１酸化物を含み、前記パッシベーション膜は、前記第１酸化物と異なる電気絶縁物質を含んでもよい。
前記活性層と前記第１コンタクトプラグとの間に提供される第１電荷注入層と、前記活性層と前記第２コンタクトプラグとの間に提供される第２電荷注入層と、をさらに含み、前記第１電荷注入層及び前記第２電荷注入層それぞれは、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグそれぞれよりも広幅を有することができる。
前記第１コンタクト層及び前記第１電荷注入層は、第１導電型のＧａＡｓを含み、前記第２コンタクト層及び前記第２電荷注入層は、前記第１導電型と異なる第２導電型のＧａＡｓを含み、前記第１コンタクトプラグは、前記第１導電型のＡｌＧａＡｓを含み、前記第２コンタクトプラグは、前記第２導電型のＡｌＧａＡｓを含んでもよい。
前記第１コンタクト層、前記第１コンタクトプラグ及び前記第１電荷注入層は、第１導電型のＳｉを含み、前記第２コンタクト層、前記第２コンタクトプラグ及び前記第２電荷注入層は、前記第１導電型と異なる第２導電型のＳｉを含み、前記活性層は、真性Ｓｉを含み、前記複数の量子ドット層は、Ｇｅを含んでもよい。
前記第１コンタクト層、前記第１コンタクトプラグ及び前記第１電荷注入層の導電型はｎ型であり、前記第２コンタクト層、前記第２コンタクトプラグ及び前記第２電荷注入層の導電型はｐ型であり、前記活性層は真性であり、前記第１コンタクト層の幅は、前記第２コンタクト層の幅よりも広い。
前記第２コンタクト層上に提供されるｐ型電極を含んでもよい。
前記第１コンタクト層、前記第１コンタクトプラグ及び前記第１電荷注入層の導電型はｐ型であり、前記第２コンタクト層、前記第２コンタクトプラグ及び前記第２電荷注入層の導電型はｎ型であり、前記活性層は真性であり、前記第１コンタクト層の幅は、前記第２コンタクト層の幅よりも広い。
前記第２コンタクト層上に提供されるｎ型電極を含んでもよい。
前記複数の量子ドット層それぞれは、複数の量子ドットパターンを含んでもよい。
前記複数の量子ドット層それぞれは、前記複数の量子ドットパターン間にそれぞれ提供される複数の連結パターンをさらに含み、前記複数の量子ドットパターンは、前記複数の連結パターンによって互いに連結され、前記複数の連結パターンは、前記複数の量子ドットパターンよりも薄い厚みを有することができる。
前記活性層は、複数のバリア層をさらに含み、前記複数の量子ドット層と前記複数の井戸層のうち、互いに隣接した量子ドット層と井戸層は、前記複数のバリア層のうち互いに隣接した一対のバリア層間に配置されてもよい。
前記複数の量子ドット層は、真性ＩｎＡｓを含み、前記複数の井戸層は、真性ＩｎＧａＡｓを含み、前記複数のバリア層は、真性ＧａＡｓを含んでもよい。
前記第２コンタクト層は、高濃度ドーピング層と、前記高濃度ドーピング層と前記第２コンタクトプラグとの間に提供される低濃度ドーピング層と、を含み、前記高濃度ドーピング層と前記低濃度ドーピング層は、同じ導電型を有し、前記高濃度ドーピング層のドーピング濃度は、前記低濃度ドーピング層のドーピング濃度よりも高い。
前記第１コンタクト層に対し、前記第１コンタクトプラグの反対側に提供される基板と、前記基板と前記第１コンタクト層との間に提供される反射層と、をさらに含んでもよい。
前記反射層は、交互に積層される複数の低屈折率層及び複数の高屈折率層を含む分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ； ＤＢＲ）を含んでもよい。
他の側面において、第１光変調素子と、第２光変調素子と、を含み、第１及び第２光変調素子それぞれは、第１コンタクト層と、前記第１コンタクト層上に提供される複数のナノ構造体と、前記複数のナノ構造体上にそれぞれ提供される複数の第２コンタクト層とを含み、複数のナノ構造体それぞれは、第１コンタクトプラグと、前記第１コンタクトプラグ上に提供される活性層と、前記活性層上に提供される第２コンタクトプラグとを含み、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、前記活性層の幅よりも狭いビームステアリング装置が提供されるのである。
前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層とに基準電圧が印加され、前記第１光変調素子の前記第２コンタクト層に第１電圧が印加され、前記第２光変調素子の前記第２コンタクト層に、前記第１電圧と異なる第２電圧が印加されてもよい。
前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層とは、互いに連結されてもよい。
前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に対し、前記第１光変調素子の前記複数のナノ構造体の反対側に提供される基板をさらに含み、前記基板は、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層上にも延長される。
前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層とは、互いに離隔されてもよい。
前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に対し、前記第１光変調素子の前記複数のナノ構造体の反対側に提供される基板をさらに含み、前記基板は、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層上にも延長される。
前記第１光変調素子の前記複数の第２コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記複数の第２コンタクト層とに基準電圧が印加され、前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に第１電圧が印加され、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層に、前記第１電圧と異なる第２電圧が印加されてもよい。
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子それぞれは、前記複数の第２コンタクト層上に提供される電極をさらに含み、前記電極は、前記複数の第２コンタクト層に電気的に連結されてもよい。
前記活性層は、第１コンタクト層の上面に垂直な方向に沿って積層される複数の量子ドット層と、前記複数の量子ドット層上にそれぞれ提供される複数の井戸層とを含み、前記活性層の幅は、前記ナノ構造体に入射する光の波長よりも小さく、前記複数の量子ドット層のバンドギャップエネルギーは、前記複数の井戸層のバンドギャップエネルギーよりも小さい。
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の前記複数のナノ構造体それぞれは、前記第１コンタクトプラグを取り囲む第１絶縁膜と、前記第２コンタクトプラグを取り囲む第２絶縁膜と、をさらに含んでもよい。
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子それぞれは、前記第１コンタクト層上に提供されるパッシベーション膜をさらに含み、前記パッシベーション膜は、前記ナノ構造体の側面を覆ってもよい。
前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に対し、前記第１光変調素子の前記複数のナノ構造体の反対側に提供される基板と、前記基板と前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層との間に提供される反射層と、をさらに含み、前記基板及び前記反射層は、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層上にも延長される。
前記反射層は、交互に積層される複数の低屈折率層及び複数の高屈折率層を含む分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の前記複数のナノ構造体それぞれは、前記活性層と前記第１コンタクトプラグとの間に提供される第１電荷注入層と、前記活性層と前記第２コンタクトプラグとの間に提供される第２電荷注入層と、をさらに含み、前記第１電荷注入層及び前記第２電荷注入層それぞれは、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグそれぞれよりも広幅を有することができる。
さらに他の側面において、光源と、前記光源から入射された光の進行方向を調節し、前記光が被写体に向かうようにするビームステアリング装置と、前記被写体からの反射された光を受信するセンサと、前記センサが受信した光を分析するプロセッサと、を含み、前記ビームステアリング装置は、第１光変調素子及び第２光変調素子を含み、前記第１及び第２光変調素子それぞれは、第１コンタクト層と、前記第１コンタクト層上に提供される複数のナノ構造体と、前記複数のナノ構造体上にそれぞれ提供される複数の第２コンタクト層とを含み、前記複数のナノ構造体それぞれは、第１コンタクトプラグと、前記第１コンタクトプラグ上に提供される活性層と、前記活性層上に提供される第２コンタクトプラグとを含み、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、前記活性層の幅よりも狭い電子装置が提供されるのである。
本開示は、光の利得及び位相を独立して調節する光変調素子を提供することができる。
本開示は、光の利得及び位相を独立して調節するビームステアリング装置を提供することができる。
本開示は、光の利得及び位相を独立して調節するビームステアリング装置を含む電子装置を提供することができる。
ただし、発明の効果は、前記開示に限定されるものではない。
例示的な実施形態による光変調素子の断面図である。 活性層の一例を示す図面である。 活性層の他の例を示す図面である。 活性層のさらに他の例を示す図面である。 図１の光変調素子の特性を示すグラフである。 図１の光変調素子において、密度反転が起こる過程を簡略に示す図面である。 図１の光変調素子において、誘導放出が起こる過程を簡略に示す図面である。 図１の光変調素子において、屈折率が変化する過程を簡略に示す図面である。 図１ないし図４を参照して述べられた光変調素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１ないし図４を参照して述べられた光変調素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１ないし図４を参照して述べられた光変調素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１ないし図４を参照して述べられた光変調素子の製造方法を説明するための断面図である。 例示的な実施形態によるビームステアリング装置の断面図である。 例示的な実施形態によるビームステアリング装置を含む半導体装置の断面図である。 例示的な実施形態によるビームステアリング装置を含む半導体装置の断面図である。 他の例示的な実施形態による光変調素子の断面図である。 例示的な実施形態によるビームステアリング装置を含む半導体装置の断面図である。 一実施形態による電子装置の概略的な構成を示すブロック図である。
以下、添付された図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。後述する実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、それらの実施形態から多様な変形が可能である。以下の図面において、同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、図面上で、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜上、誇張されうる。
以下で、「上部」や「上」と記載されたものは、接触してすぐ上下左右にあるものだけでなく、非接触で上下左右にあるものも含む。
単数の表現は、文脈上明白に取り立てて意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特に逆の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数の両方に該当するものである。
本明細書において、光が一方向に偏向されるというのは、光の進行方向が前記一方向の成分を新たに有することになるか、またはさらに有することを意味する。例えば、第１方向に進む光が第２方向に偏向される場合、光は第１方向と第２方向とが組み合わせられた方向に進むことになる。
図１は、例示的な実施形態による光変調素子の断面図である。
図１を参照すれば、光変調素子１０は、第１コンタクト層１００、第２コンタクト層５００、ナノ構造体ＳＴ、パッシベーション膜１１０及び電極６００を含む。第１コンタクト層１００は、半導体物質、例えば、４族半導体物質（例えば、Ｓｉ）または化合物半導体物質（例えば、ＧａＡｓ）を含んでもよい。第１コンタクト層１００は、第１導電型を有し、第１コンタクト層１００のドーピング濃度は、約２×１０１８ｃｍ－3でもある。
ナノ構造体ＳＴは、第１コンタクト層１００上に提供され、ナノ構造体ＳＴの幅は、第１コンタクト層１００の幅よりも狭い。ナノ構造体ＳＴの幅は、第１コンタクト層１００の上面１００ｕに平行な方向に沿う大きさで測定可能であり、光変調素子１０に入射する入射光ＩＬの波長よりも小さい。例えば、ナノ構造体ＳＴの幅は、約６００ナノメートル（ｎｍ）以下でもある。ナノ構造体ＳＴは、第１絶縁膜２１０、第１コンタクトプラグ２２０、第１電荷注入層２３０、活性層３００、第２電荷注入層４１０、第２絶縁膜４２０及び第２コンタクトプラグ４３０を含む。
第１絶縁膜２１０は、第１コンタクト層１００上に提供される。第１絶縁膜２１０は、電気絶縁物質、例えば、酸化物（例えば、ＳｉＯｘまたはＡｌＯｘ）を含んでもよい。第１絶縁膜２１０は、第１コンタクト層１００、第１コンタクトプラグ２２０及び第１電荷注入層２３０よりも低い屈折率を有することができる。第１絶縁膜２１０は、第１絶縁膜２１０を貫通し、第１コンタクト層１００を露出させる第１ホール２１０ｈを含んでもよい。
第１コンタクトプラグ２２０は、第１ホール２１０ｈ内に提供され、第１ホール２１０ｈを充填することができる。図１に示されたように、第１コンタクトプラグ２２０の幅は、活性層３００の幅よりも狭い。第１コンタクトプラグ２２０は、第１コンタクト層１００に電気的に連結可能である。例えば、第１コンタクトプラグ２２０は、第１絶縁膜２１０を貫通し、第１コンタクト層１００に直接接することができる。第１コンタクトプラグ２２０は、半導体物質、例えば、４族半導体物質（例えば、Ｓｉ）または化合物半導体物質（例えば、ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ）を含んでもよい。第１コンタクトプラグ２２０がＡｌｘＧａ１－ｘＡｓを含む場合、ｘは０．８ないし０．９８でもある。一例として、ＧａとＡｓが１：１に含有されたＧａＡｓにおいて、ＧａがＡｌに８０ａｔ％ないし９８ａｔ％代替され、ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓが生成される。第１コンタクトプラグ２２０は、第１導電型を有し、第１コンタクトプラグ２２０のドーピング濃度は、約２×１０１８ｃｍ－３でもある。
第１電荷注入層２３０は、第１絶縁膜２１０上に延長され、第１コンタクトプラグ２２０上に提供される。第１電荷注入層２３０は、半導体物質、例えば、４族半導体物質（例えば、Ｓｉ）または化合物半導体物質（例えば、ＧａＡｓ）を含んでもよい。第１電荷注入層２３０は、第１導電型を有し、第１電荷注入層２３０のドーピング濃度は、第１コンタクトプラグ２２０のドーピング濃度よりも低い。例えば、第１電荷注入層２３０のドーピング濃度は、約１×１０１７ｃｍ－３でもある。
活性層３００は、第１電荷注入層２３０上に提供され、活性層３００の幅は、入射光ＩＬの波長よりも狭い。例えば、活性層３００の幅は、約６００ナノメートル（ｎｍ）以下でもある。
図２は、活性層の一例である。
図２を参照すれば、一実施形態による活性層３００ａは、複数のバリア層３１０、複数の井戸層３３０、及び複数の量子ドット層を含む。バリア層３１０は、第１コンタクト層１００の上面１００ｕに垂直な方向に沿って積層され、井戸層３３０及び量子ドット層よりも大きいバンドギャップエネルギーを有することができる。バリア層３１０は、真性の導電型を有する化合物半導体物質（例えば、ＧａＡｓ）を含んでもよい。井戸層３３０は、バリア層３１０間に位置し、量子ドットパターン３２０よりも大きいバンドギャップエネルギーを有することができる。それによって、井戸層３３０内で電子と正孔が量子化されたエネルギーレベルを有することができる。井戸層３３０は、真性の導電型を有する化合物半導体物質を含んでもよい。例えば、バリア層３１０がＧａＡｓを含む場合、井戸層３３０はＩｎＧａＡｓを含む。
量子ドット層それぞれは、複数の量子ドットパターン３２０を含んでもよい。量子ドットパターン３２０のバンドギャップエネルギーは、入射光ＩＬのエネルギーと実質的に同じである。量子ドットパターン３２０は、真性の導電型を有する化合物半導体物質を含んでもよい。例えば、バリア層３１０がＧａＡｓを含み、井戸層３３０がＩｎＧａＡｓを含む場合、量子ドットパターン３２０はＩｎＡｓを含む。
図３は、活性層の他の例である。
図３を参照すれば、図２に示された活性層３００ａと異なり、活性層３００ｂは、井戸層３３０（図２）を含まないのである。図３の活性層３００ｂは、４族半導体物質、例えば、Ｓｉ基盤の活性層３００ｂでもある。
バリア層３１０及び量子ドットパターン３２０は、４族半導体物質を含んでもよい。例えば、バリア層３１０はＳｉを含み、量子ドットパターン３２０はＧｅを含む。
図４は、活性層のさらに他の例である。
図４を参照すれば、図２及び図３に示された活性層３００ａ、３００ｂと異なり、活性層３００ｃは、連結膜３２２をさらに含んでもよい。連結膜３２２は、量子ドットパターン３２０間に位置し、量子ドットパターン３２０を互いに連結させることができる。図４に示されたように、連結膜３２２は、バリア層３１０と井戸層３３０との間に位置し、量子ドットパターン３２０と実質的に同じ物質を含んでもよい。連結膜３２２は、真性の導電型を有する半導体物質を含んでもよい。例えば、量子ドットパターン３２０がＩｎＡｓまたはＧｅを含む場合、連結膜３３２もＩｎＡｓまたはＧｅを含む。
図１を参照すれば、活性層３００上に第２電荷注入層４１０が提供される。第２電荷注入層４１０は、半導体物質、例えば、４族半導体物質（例えば、Ｓｉ）または化合物半導体物質（例えば、ＧａＡｓ）を含んでもよい。第２電荷注入層４１０は、第１導電型と異なる第２導電型を有することができる。第２電荷注入層４１０のドーピング濃度は、第２コンタクトプラグ４３０のドーピング濃度よりも低く、約１×１０１７ｃｍ－３でもある。
第２絶縁膜４２０は、第２電荷注入層４１０上に提供される。第２絶縁膜４２０は、電気絶縁物質、例えば、酸化物（ＳｉＯｘまたはＡｌＯｘ）を含んでもよい。第２絶縁膜４２０は、第２絶縁膜４２０を貫通し、第２電荷注入層４１０を露出させる第２ホール４２０ｈを含んでもよい。
第２コンタクトプラグ４３０は、第２ホール４２０ｈ内に提供され、第２ホール４２０ｈを充填することができる。第２コンタクトプラグ４３０は、第２絶縁膜４２０を貫通し、第２電荷注入層４１０に直接電気的に連結可能である。第２コンタクトプラグ４３０は、半導体物質、例えば、４族半導体物質（例えば、Ｓｉ）または化合物半導体物質（例えば、ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ）を含んでもよい。第２コンタクトプラグ４３０がＡｌｘＧａ１－ｘＡｓを含む場合、ｘは０．８ないし０．９８でもある。ＧａとＡｓが１：１に含有されたＧａＡｓにおいて、ＧａがＡｌに８０ａｔ％ないし９８ａｔ％代替され、ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓが生成される。第２コンタクトプラグ４３０は、第２導電型を有し、第２コンタクトプラグ４３０のドーピング濃度は、約２×１０１８ｃｍ－３でもある。
第２コンタクト層５００は、第２コンタクトプラグ４３０上に提供され、第２絶縁膜４２０上に延長される。第２コンタクト層５００は、順次に積層される低濃度ドーピング層５１０及び高濃度ドーピング層５２０を含む。低濃度ドーピング層５１０及び高濃度ドーピング層５２０は、実質的に同じ半導体物質、例えば、４族半導体物質（例えば、Ｓｉ）または化合物半導体物質（例えば、ＧａＡｓ）を含んでもよい。低濃度ドーピング層５１０及び高濃度ドーピング層５２０は、第２導電型を有することができる。低濃度ドーピング層５１０のドーピング濃度は約２×１０１８ｃｍ－３であり、高濃度ドーピング層５２０のドーピング濃度は約１×１０１９ｃｍ－３でもある。
パッシベーション膜１１０は、第１コンタクト層１００上に位置し、ナノ構造体ＳＴの側面を覆うことができる。パッシベーション膜１１０は、電気絶縁物質、例えば、ＳｉＯｘを含んでもよい。
電極６００は、第２コンタクト層５００上に提供される。電極６００の導電型は、第２コンタクト層５００の導電型によっても決定される。第２コンタクト層５００の導電型がｐ型である場合（すなわち、第２導電型がｐ型である場合）、電極６００は、ｐ型電極、例えば、ＩＴＯ電極でもある。第２コンタクト層５００の導電型がｎ型である場合（すなわち、第２導電型がｎ型である場合）、電極６００は、ｎ型電極、例えば、金（Ａｕ）を含む電極でもある。電極６００が金（Ａｕ）を含む場合、電極６００は、出力光ＯＬの光路から逸脱した位置に提供される。
以下、光変調素子１０の特性について説明する。
図５は、図１の光変調素子の特性を示すグラフである。
図５を参照すれば、光変調素子１０から出力される出力光ＯＬの強度は、活性層３００に印加される電流Ｉが増大することにより、次第に増大する。ただし、特定値Ｉａ以上の電流では、それ以上出力光ＯＬの強度が増大しない。活性層３００は、所定の値Ｉａ以上の印加電流では飽和利得を有することができ、それは、活性層３００において、誘導放出を起こすのに直接関与する、量子ドットパターン３２０の伝導帯の基底状態に入りうる電子の数が限定されているためである。活性層３００の利得がそれ以上増大しない領域、すなわち、出力光ＯＬの強度がそれ以上増大しない領域でも、活性層３００の屈折率及び入射光ＩＬの位相ｐは変化することができる。
前述のように、光変調素子１０は、印加される電流によって飽和利得を有しつつも、入射光の位相を持続的に変化させることができる。光変調素子１０は、利得と屈折率とを独立して制御可能なプロセッサ（図示せず）をさらに含んでもよく、活性層３００に電流を印加し、活性層３００の屈折率及び利得を独立して調節することができる。光変調素子１０が利得と屈折率とを独立して制御する原理については後述する。
図６は、図１の光変調素子において、密度反転が起こる過程を簡略に示すものである。
図６を参照すれば、バリア層ａ１，ａ４のバンドギャップエネルギーＥｂは、井戸層ａ２のバンドギャップエネルギーＥｗよりも大きい。井戸層ａ２のバンドギャップエネルギーＥｗは、量子ドットパターンａ３のバンドギャップエネルギーＥｄよりも大きい。
活性層３００に印加された電流によって、量子ドットパターンａ３の価電子帯に留まっていた電子がエネルギーを得て伝導帯に移動することができる。例えば、量子ドットパターンａ３の価電子帯に留まっていた電子は、エネルギーを得て、伝導帯の基底状態Ｓ１に充填される。量子ドットパターンａ３のバンドギャップエネルギーＥｄほどの電流が、活性層３００に印加される場合、量子ドットパターンａ３の価電子帯の電子がエネルギーを得て伝導帯に移動する密度反転が起こる。電流が持続的に印加される場合、さらに多数の電子が移動することができ、それによって密度反転がさらに多く起こりうる。
図７は、光変調素子において、誘導放出が起こる過程を簡略に示すものである。
図７を参照すれば、密度反転が起こった量子ドットパターンａ３のバンドギャップエネルギーと同一エネルギーを有する波長の入射光ＩＬが光変調素子１０に入射されれば、誘導放出（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が起こりつつ、入射光ＩＬの強度が増幅される。したがって、入射光ＩＬよりも強い強度を有する出力光ＯＬが光変調素子１０から出力される。誘導放出は、量子ドットパターンａ３の伝導帯の基底状態Ｓ１に充填された電子によっても起こる。基底状態Ｓ１に充填される電子の数は限定されるので、活性層３００に持続的に電流が印加されても、誘導放出がそれ以上増加しない。それによって、入射光ＩＬに対する増幅率も、特定値以上に大きくならずに飽和される。言い換えれば、活性層３００は、特定値以上の電流が印加される場合には、飽和利得を有することができる。
図８は、光変調素子において、屈折率が変化する過程を簡略に示すものである。
図８を参照すれば、活性層３００に印加される電流の大きさが増加する間、量子ドットパターンａ３及び井戸層ａ２の量子化された複数個のステートでも電子が充填される。量子ドットパターンａ３の複数個のステートで電子がいずれも充填された後にも、電流が活性層３００に持続的に印加されれば、井戸層ａ２の複数個のステートで電子が続けて充填され、活性層３００の屈折率が変わりうる。前述のように、活性層３００の利得は、特定値以上では、印加される電流値が増加しても、それ以上増加せずに飽和されるが、活性層３００の利得が飽和された状態でも、活性層３００の屈折率は、電流が持続的に印加されることにより、続けて変化することができる。そのように、活性層３００に電流を印加することにより、光の利得と位相とが独立して制御可能である。
本開示は、光の利得と位相とを独立して調節する透過型光変調素子１０を提供することができる。
図９ないし図１２は、図１ないし図４を参照して述べられた光変調素子の製造方法を説明するための断面図である。説明の簡潔さのために、図１ないし図４を参照して述べられたものと実質的に同じ内容の説明は省略する。
図９を参照すれば、第１コンタクト層１００上に、予備の第１コンタクトプラグ層２２０Ｐ、予備の第１電荷注入層２３０Ｐ、予備の活性層３００Ｐ、予備の第２電荷注入層４１０Ｐ、予備の第２コンタクトプラグ層４３０Ｐ、及び予備の第２コンタクト層５００Ｐが形成される。予備の活性層３００Ｐは、予備の複数のバリア層、予備の複数の井戸層、及び予備の複数の量子ドット層を含んでもよい。予備の第２コンタクト層５００Ｐは、予備の第２コンタクトプラグ層４３０Ｐ上に順次に積層される予備の低濃度ドーピング層５１０Ｐ及び予備の高濃度ドーピング層５２０Ｐを含んでもよい。第１コンタクト層１００、予備の第１コンタクトプラグ層２２０Ｐ、予備の第１電荷注入層２３０Ｐ、予備の活性層３００Ｐ、予備の第２電荷注入層４１０Ｐ、予備の第２コンタクトプラグ層４３０Ｐ、及び予備の第２コンタクト層５００Ｐは、それぞれ図１ないし図４を参照して述べられた、第１コンタクトプラグ２２０、第１電荷注入層２３０、活性層３００、第２電荷注入層４１０、第２コンタクトプラグ４３０、及び第２コンタクト層５００と実質的に同じ物質を含んでもよい。
予備の第１コンタクトプラグ層２２０Ｐ、予備の第１電荷注入層２３０Ｐ、予備の活性層３００Ｐ、予備の第２電荷注入層４１０Ｐ、予備の第２コンタクトプラグ層４３０Ｐ、及び予備の第２コンタクト層５００Ｐは、第１コンタクト層１００上に順次に各層が含む物質を蒸着して形成することができる。蒸着工程は、例えば、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； ＣＶＤ）工程、物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； ＰＶＤ）工程、または原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； ＡＬＤ）工程を含む。また、予備の第１コンタクトプラグ層２２０Ｐ、予備の第１電荷注入層２３０Ｐ、予備の活性層３００Ｐ、予備の第２電荷注入層４１０Ｐ、予備の第２コンタクトプラグ層４３０Ｐ、及び予備の第２コンタクト層５００Ｐは、エピタキシャル成長工程、例えば、分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ； ＭＢＥ）工程または金属有機化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； ＭＯＣＶＤ）工程によっても形成される。
図１０を参照すれば、予備の第１コンタクトプラグ層２２０Ｐ、予備の第１電荷注入層２３０Ｐ、予備の活性層３００Ｐ、予備の第２電荷注入層４１０Ｐ、予備の第２コンタクトプラグ層４３０Ｐ、及び予備の第２コンタクト層５００Ｐは、予備の第２コンタクト層５００Ｐ上に提供されるエッチングマスクを利用する異方性エッチング工程によって、第１コンタクト層１００が露出されるまでパターニングされる。エッチングマスクは、エッチング工程の間またはエッチング工程後に除去可能である。パターニング工程により、第１コンタクト層１００上に、第１コンタクトプラグ２２０、第１電荷注入層２３０、活性層３００、第２電荷注入層４１０及び第２コンタクトプラグ４３０が形成されることが可能である。
図１１を参照すれば、第１コンタクトプラグ２２０及び第２コンタクトプラグ４３０に酸化工程が遂行され、第１コンタクトプラグ２２０を取り囲む第１絶縁膜２１０と、第２コンタクトプラグ４３０を取り囲む第２絶縁膜４２０とが形成される。第１コンタクトプラグ２２０及び第２コンタクトプラグ４３０がＳｉまたはＡｌＧａＡｓを含む場合、第１絶縁膜２１０及び第２絶縁膜４２０は、ＳｉＯｘまたはＡｌＯｘを含んでもよい。
図１２を参照すれば、第１コンタクト層１００上に、図１ないし図４を参照して述べられたパッシベーション膜１１０が形成される。パッシベーション膜１１０は、図９を参照して述べられたパターニング工程によって露出された第１コンタクト層１００上に電気絶縁物質（例えば、ＳｉＯｘ）を蒸着して形成することができる。蒸着工程は、例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程、物理気相蒸着（ＰＶＤ）工程、または原子層蒸着（ＡＬＤ）工程を含む。また、パッシベーション膜１１０は、エピタキシャル成長工程、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）工程または金属有機化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）工程によっても形成される。
図１を再び参照すれば、第２コンタクト層５００上に遂行される蒸着工程により、電極６００が形成される。一例として、第２コンタクト層５００の導電型がｐ型またはｎ型である場合、第２コンタクト層５００上に、ＩＴＯ電極または金（Ａｕ）電極が蒸着される。
図１３は、例示的な実施形態によるビームステアリング装置の断面図である。説明の簡潔さのために、図１ないし図４を参照して述べられたものと実質的に同じ内容の説明は省略する。
図１３を参照すれば、第１コンタクト層１００、複数のナノ構造体ＳＴ、第２コンタクト層５００、パッシベーション膜１１０及び複数の電極６００を含むビームステアリング装置２０が提供されるのである。第１コンタクト層１００の導電型はｎ型であり、第１コンタクト層１００に基準電圧（または、接地電圧）が印加される。
ナノ構造体ＳＴは、第１コンタクト層１００の上面１００ｕに平行な第１方向ＤＲ１に沿って配列可能である。ナノ構造体ＳＴの第１コンタクトプラグ２２０及び第１電荷注入層２３０の導電型はｎ型であり、第２電荷注入層４１０及び第２コンタクトプラグ４３０の導電型はｐ型である。
第２コンタクト層５００は、ナノ構造体ＳＴ上にそれぞれ提供される。第２コンタクト層５００それぞれは、順次に積層され、ｐ型の導電型を有する低濃度ドーピング層及び高濃度ドーピング層を含んでもよい。
ナノ構造体ＳＴの間に、図１ないし図４を参照して述べられたパッシベーション膜１１０が提供されるのである。
電極６００は、第２コンタクト層５００上及びパッシベーション膜１１０上に提供され、電極６００それぞれは、第２コンタクト層５００のうち一部に対応する。電極６００それぞれが三層の第２コンタクト層５００に対応するものと示しているが、それは例示的なものであり、電極６００それぞれと対応する第２コンタクト層５００の層数は、必要に応じて決定される。電極６００は、対応する第２コンタクト層５００に電気的に連結可能である。例えば、電極６００は、対応する第２コンタクト層５００の高濃度ドーピング層に直接接することができる。電極６００には、相異なる電圧、例えば、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２及び第３電圧Ｖ３が印加される。
ビームステアリング装置２０は、光変調グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３を含む。１つの光変調グループは、入射光ＩＬに対する光増幅程度及び位相変調程度が同一な複数の光変調素子を含む。例示的に、第１光変調グループＧ１、第２光変調グループＧ２及び第３光変調グループＧ３が示されている。
第１コンタクト層１００上に、各光変調グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３を制御する制御素子（図示せず）、例えば、電極６００に印加される電圧を制御する薄膜トランジスタが提供されることが可能である。該制御素子は、光変調グループ間に提供される。
ビームステアリング装置２０に入射する入射光ＩＬは、相異なる光変調グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３に提供され、光変調グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３によって相異なって変調されうる。それによって、出力光ＯＬは、相異なる位相を有する部分を含むことになり、入射光ＩＬと異なる方向に偏向されることが可能である。
本開示は、光の利得及び位相を独立して調節する光変調グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３を含む透過型ビームステアリング装置２０を提供することができる。
図１４は、例示的な実施形態によるビームステアリング装置を含む半導体装置の断面図である。説明の簡潔さのために、図１３を参照して述べられたものと同じ内容の説明は省略する。
図１４の実施形態は、図１３の実施形態に加えて、基板１０００をさらに含んでもよい。基板１０００は、第１コンタクト層１００と接するように、ナノ構造体ＳＴの反対側に提供され、ビームステアリング装置２１を制御する半導体装置層でもある。基板１０００は、配線、電子素子及び絶縁膜を含み、該電子素子は、光変調グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３をそれぞれ制御することができる。基板１０００は、第１コンタクト層１００を成長させるためのシード層を含むこともできる。
図１５は、例示的な実施形態によるビームステアリング装置を含む半導体装置の断面図である。説明の簡潔さのために、図１４を参照して述べられたものと同じ内容の説明は省略する。
図１５を参照すれば、第１コンタクト層１０２は、基板１０００の上面に平行な第１方向ＤＲ１に沿って離隔されて配列可能である。第１コンタクト層１０２それぞれは、図１を参照して述べられた第１コンタクト層１００と実質的に同じである。
それぞれの第１コンタクト層１０２上に、ナノ構造体ＳＴのうち一部が提供されるのである。図１５は、１層の第１コンタクト層１０２上に三つのナノ構造体ＳＴが提供される例を示しているが、それは例示的なものである。
パッシベーション膜１１０は、ナノ構造体ＳＴ間に提供され、第１コンタクト層１０２間の領域を充填することができる。パッシベーション膜１１０は、図１ないし図４を参照して述べられたパッシベーション膜１１０と実質的に同じである。
電極６０２は、第２コンタクト層５００及びパッシベーション膜１１０上に提供され、第２コンタクト層５００の全部に対応する。電極６０２は、ｎ型電極、例えば、金（Ａｕ）電極でもある。電極６０２は、第２コンタクト層５００に電気的に連結可能であり、例えば、第２コンタクト層５００の高濃度ドーピング層に直接接することができる。
電極６０２に基準電圧（または、接地電圧）が印加される。第１コンタクト層１０２に相異なる電圧、例えば、図１３を参照して述べられた第１ないし第３電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が印加される。したがって、ビームステアリング装置２２の光変調グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、第１コンタクト層１０２によってそれぞれ定義される。
図１６は、他の例示的な実施形態による光変調素子の断面図である。説明の簡潔さのために、図１ないし図４を参照して述べられたものと同じ内容の説明は省略する。
図１６の実施形態は、図１の実施形態に加えて、基板１０００と反射層２０００とをさらに含む。基板１０００は、光変調素子１１を制御する半導体装置層であり、配線、電子素子及び絶縁膜を含む層でもある。
反射層２０００は、第１コンタクト層１００と接するように、ナノ構造体ＳＴの反対側に提供される。反射層２０００は、交互に積層される複数の低屈折率層及び複数の高屈折率層を含む分布ブラッグ反射器を含んでもよい。該分布ブラッグ反射器に入射する光は、低屈折率層と高屈折率層との境界で反射される。低屈折率層の厚みと、高屈折率層の厚みとは、反射光間に補強干渉が起こるように決定されうる。例えば、反射層２０００は、交互に積層される複数のＡｌＡｓ層及び複数のＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層を含んでもよく、交互に積層される複数のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層及び複数のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層を含んでもよい。
図１７は、例示的な実施形態によるビームステアリング装置を含む半導体装置の断面図である。
図１８は、一実施形態による電子装置の概略的な構成を示すブロック図である。
図１８を参照すれば、電子装置３０００は、被写体ＯＢＪに向けて光を照射する照明装置３１００と、被写体ＯＢＪから反射された光を受光するセンサ３３００と、センサ３３００で受光した光から、被写体ＯＢＪについての情報獲得のための演算を行うプロセッサ３２００とを含む。また、電子装置３０００は、プロセッサ３２００の実行のためのコードやデータが保存されるメモリ３４００を含んでもよい。
照明装置３１００は、光源３１２０及びビームステアリング装置３１１０を含む。光源３１２０は、被写体ＯＢＪをスキャニングするためのソース光、例えば、パルスレーザを発生させることができる。ビームステアリング装置３１１０は、光源３１２０からの光の進行方向を変えて被写体ＯＢＪを照明するものであり、図１３、図１４、図１５及び図１７のビームステアリング装置２０，２１，２２，２３のうちいずれか１つを含んでもよい。
照明装置３１００と被写体ＯＢＪとの間には、照明装置３１００からの光が被写体ＯＢＪに向かうように、方向を調節するか、または更なる変調のための光学素子がさらに配置されてもよい。
センサ３３００は、被写体ＯＢＪによって反射された光Ｌｒをセンシングすることができ、光検出要素のアレイを含む。センサ３３００は、被写体ＯＢＪから反射された光を波長別に分析するための分光素子をさらに含むこともできる。
プロセッサ３２００は、センサ３３００で受光した光から、被写体ＯＢＪについての情報獲得のための演算を行うことができ、電子装置３０００全体の処理及び制御を総括することができる。プロセッサ３２００は、被写体ＯＢＪについての情報、例えば、二次元または三次元の映像情報を獲得及び処理することができる。プロセッサ３２００は、それ以外にも、照明装置３１００に備えられた光源の駆動やセンサ３３００の動作などを全般的に制御することができ、例えば、照明装置３１００に含まれた光変調素子に印加される電流の値を演算することができる。また、プロセッサ３２００は、被写体ＯＢＪから獲得した情報に基づいて、ユーザ認証などの可否を判断することができ、その他のアプリケーションを実行することもできる。
メモリ３４００には、プロセッサ３２００での実行のためのコードが保存されうる。メモリ３４００には、それ以外にも、電子装置３０００が実行する多様な実行モジュール、そのためのデータ、例えば、プロセッサ３２００が被写体ＯＢＪの情報獲得のための演算に使用されるプログラムコード、及び被写体ＯＢＪの情報を活用して実行可能なアプリケーションモジュールなどのコードが保存されうる。また、電子装置３０００にさらに備えられる装置、それを駆動するためのプログラムとして、通信モジュール、カメラモジュール、動画再生モジュール、オーディオ再生モジュールなどがさらに保存されうる。
プロセッサ３２００での演算結果、すなわち、被写体ＯＢＪの形状及び位置についての情報は、必要に応じて、他の機器やユニットへ伝送されうる。例えば、被写体ＯＢＪについての情報を使用する他の電子機器またはユニット（例えば、ディスプレイ装置、プリンタ、スマートフォン、携帯電話、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ラップトップ（ｌａｐｔｏｐ）、ＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、多様なウェアラブル機器、及びその他のモバイルまたは非モバイルのコンピューティング装置）の制御部へ、被写体ＯＢＪについての情報が伝送されうる。メモリ３４００は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＳＤメモリまたはＸＤメモリなど）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどにもなる。
電子装置３０００は、例えば、携帯用移動通信機器、スマートフォン、スマートウォッチ、ＰＤＡ、ラップトップ、ＰＣ、その他のモバイルまたは非モバイルのコンピューティング装置、無人自動車、自律走行車、ロボット、ドローンのような自律駆動機器、または事物インターネット機器でもある。
以上の説明は、本開示の技術的思想の説明のための例示を提供する。本開示の技術的思想は、以上の実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野における通常の知識を有する者によって多様な修正及び変更が可能であることは明白である。
本発明は、例えば、電子光学装置関連の技術分野に適用可能である。
１０ 光変調素子
１００、１０２ 第１コンタクト層
１００ｕ 第１コンタクト層の上面
１１０ パッシベーション膜
２１０ 第１絶縁膜
２１０ｈ 第１ホール
２２０ 第１コンタクトプラグ
２３０ 第１電荷注入層
３００ 活性層
３１０ バリア層
３２０ 量子ドットパターン
３２２ 連結膜
３３０ 井戸層
４１０ 第２電荷注入層
４２０ 第２絶縁膜
４２０ｈ 第２ホール
４３０ 第２コンタクトプラグ
５００ 第２コンタクト層
５１０ 低濃度ドーピング層
５２０ 高濃度ドーピング層
６００ 電極
ＩＬ 入射光
ＯＬ 出力光
ＳＴ ナノ構造体

Claims (34)

  1. 第１コンタクト層と、
    第２コンタクト層と、
    前記第１コンタクト層と前記第２コンタクト層との間に提供される活性層と、
    前記第１コンタクト層と前記活性層との間に提供される第１コンタクトプラグと、
    前記第２コンタクト層と前記活性層との間に提供される第２コンタクトプラグと、を含み、
    前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、前記活性層の幅よりも狭いことを特徴とする光変調素子。
  2. 前記活性層は、前記第１コンタクト層の上面に垂直な方向に沿って積層される複数の量子ドット層と、前記複数の量子ドット層上にそれぞれ提供される複数の井戸層とを含み、
    前記活性層の幅は、前記活性層に入射する光の波長よりも小さく、
    前記複数の量子ドット層のバンドギャップエネルギーは、前記複数の井戸層のバンドギャップエネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  3. 前記第１コンタクト層と前記活性層との間に提供される第１絶縁膜と、
    前記第２コンタクト層と前記活性層との間に提供される第２絶縁膜と、をさらに含み、
    前記第１絶縁膜は、前記第１コンタクトプラグの側面を覆い、
    前記第２絶縁膜は、前記第２コンタクトプラグの側面を覆うことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  4. 前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、それぞれ前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグよりも低い屈折率を有することを特徴とする請求項３に記載の光変調素子。
  5. 前記第１コンタクト層上に提供されるパッシベーション膜をさらに含み、
    前記パッシベーション膜は、前記第１コンタクト層、前記第１絶縁膜、前記活性層、前記第２絶縁膜及び前記第２コンタクト層の側面を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光変調素子。
  6. 前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、第１酸化物を含み、
    前記パッシベーション膜は、前記第１酸化物と異なる電気絶縁物質を含むことを特徴とする請求項５に記載の光変調素子。
  7. 前記活性層と前記第１コンタクトプラグとの間に提供される第１電荷注入層と、
    前記活性層と前記第２コンタクトプラグとの間に提供される第２電荷注入層と、をさらに含み、
    前記第１電荷注入層及び前記第２電荷注入層それぞれは、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグそれぞれよりも広幅を有することを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  8. 前記第１コンタクト層及び前記第１電荷注入層は、第１導電型のＧａＡｓを含み、
    前記第２コンタクト層及び前記第２電荷注入層は、前記第１導電型と異なる第２導電型のＧａＡｓを含み、
    前記第１コンタクトプラグは、前記第１導電型のＡｌＧａＡｓを含み、
    前記第２コンタクトプラグは、前記第２導電型のＡｌＧａＡｓを含むことを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
  9. 前記第１コンタクト層、前記第１コンタクトプラグ及び前記第１電荷注入層は、第１導電型のＳｉを含み、
    前記第２コンタクト層、前記第２コンタクトプラグ及び前記第２電荷注入層は、前記第１導電型と異なる第２導電型のＳｉを含み、
    前記活性層は、真性Ｓｉを含み、
    前記複数の量子ドット層は、Ｇｅを含むことを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
  10. 前記第１コンタクト層、前記第１コンタクトプラグ及び前記第１電荷注入層の導電型はｎ型であり、
    前記第２コンタクト層、前記第２コンタクトプラグ及び前記第２電荷注入層の導電型はｐ型であり、
    前記活性層は真性であり、
    前記第１コンタクト層の幅は、前記第２コンタクト層の幅よりも広いことを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
  11. 前記第２コンタクト層上に提供されるｐ型電極をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の光変調素子。
  12. 前記第１コンタクト層、前記第１コンタクトプラグ及び前記第１電荷注入層の導電型はｐ型であり、
    前記第２コンタクト層、前記第２コンタクトプラグ及び前記第２電荷注入層の導電型はｎ型であり、
    前記活性層は真性であり、
    前記第１コンタクト層の幅は、前記第２コンタクト層の幅よりも広いことを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
  13. 前記第２コンタクト層上に提供されるｎ型電極をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
  14. 前記複数の量子ドット層それぞれは、複数の量子ドットパターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  15. 前記活性層は、複数のバリア層をさらに含むみ、
    前記複数の量子ドット層と前記複数の井戸層のうち、互いに隣接した量子ドット層と井戸層は、前記複数のバリア層のうち互いに隣接した一対のバリア層間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  16. 前記複数の量子ドット層は、真性ＩｎＡｓを含み、
    前記複数の井戸層は、真性ＩｎＧａＡｓを含み、
    前記複数のバリア層は、真性ＧａＡｓを含むことを特徴とする請求項１５に記載の光変調素子。
  17. 前記第２コンタクト層は、
    高濃度ドーピング層と、
    前記高濃度ドーピング層と前記第２コンタクトプラグとの間に提供される低濃度ドーピング層と、を含み、
    前記高濃度ドーピング層と前記低濃度ドーピング層は、同じ導電型を有し、
    前記高濃度ドーピング層のドーピング濃度は、前記低濃度ドーピング層のドーピング濃度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  18. 前記第１コンタクト層に対し、前記第１コンタクトプラグの反対側に提供される基板と、
    前記基板と前記第１コンタクト層との間に提供される反射層と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
  19. 前記反射層は、交互に積層される複数の低屈折率層及び複数の高屈折率層を含む分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の光変調素子。
  20. 第１光変調素子と、
    第２光変調素子と、を含み、
    前記第１及び第２光変調素子それぞれは、第１コンタクト層と、前記第１コンタクト層上に提供される複数のナノ構造体と、前記複数のナノ構造体上にそれぞれ提供される複数の第２コンタクト層とを含み、
    前記複数のナノ構造体それぞれは、第１コンタクトプラグと、前記第１コンタクトプラグ上に提供される活性層と、前記活性層上に提供される第２コンタクトプラグとを含み、
    前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、前記活性層の幅よりも狭いことを特徴とするビームステアリング装置。
  21. 前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層とに基準電圧が印加され、
    前記第１光変調素子の前記第２コンタクト層に第１電圧が印加され、
    前記第２光変調素子の前記第２コンタクト層に、前記第１電圧と異なる第２電圧が印加されることを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  22. 前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層とは、互いに連結されることを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  23. 前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に対し、前記第１光変調素子の前記複数のナノ構造体の反対側に提供される基板をさらに含み、
    前記基板は、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層上に延長することを特徴とする請求項２２に記載のビームステアリング装置。
  24. 前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層とは、互いに離隔されることを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  25. 前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に対し、前記第１光変調素子の前記複数のナノ構造体の反対側に提供される基板をさらに含み、
    前記基板は、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層上に延長することを特徴とする請求項２４に記載のビームステアリング装置。
  26. 前記第１光変調素子の前記複数の第２コンタクト層と、前記第２光変調素子の前記複数の第２コンタクト層とに基準電圧が印加され、
    前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に第１電圧が印加され、
    前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層に、前記第１電圧と異なる第２電圧が印加されることを特徴とする請求項２４に記載のビームステアリング装置。
  27. 前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子それぞれは、
    前記複数の第２コンタクト層上に提供される電極をさらに含み、
    前記電極は、前記複数の第２コンタクト層に電気的に連結されることを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  28. 前記活性層は、第１コンタクト層の上面に垂直な方向に沿って積層される複数の量子ドット層と、前記複数の量子ドット層上にそれぞれ提供される複数の井戸層とを含み、
    前記活性層の幅は、前記ナノ構造体に入射する光の波長よりも小さく、
    前記複数の量子ドット層のバンドギャップエネルギーは、前記複数の井戸層のバンドギャップエネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  29. 前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の前記複数のナノ構造体それぞれは、
    前記第１コンタクトプラグを取り囲む第１絶縁膜と、
    前記第２コンタクトプラグを取り囲む第２絶縁膜と、をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  30. 前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子それぞれは、
    前記第１コンタクト層上に提供されるパッシベーション膜をさらに含むみ、
    前記パッシベーション膜は、前記ナノ構造体の側面を覆うことを特徴とする請求項２９に記載のビームステアリング装置。
  31. 前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層に対し、前記第１光変調素子の前記複数のナノ構造体の反対側に提供される基板と、
    前記基板と前記第１光変調素子の前記第１コンタクト層との間に提供される反射層と、をさらに含み、
    前記基板及び前記反射層は、前記第２光変調素子の前記第１コンタクト層上に延長することを特徴とする請求項３０に記載のビームステアリング装置。
  32. 前記反射層は、交互に積層される複数の低屈折率層及び複数の高屈折率層を含む分布ブラッグ反射器を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビームステアリング装置。
  33. 前記第１光変調素子及び前記第２光変調素子の前記複数のナノ構造体それぞれは、
    前記活性層と前記第１コンタクトプラグとの間に提供される第１電荷注入層と、
    前記活性層と前記第２コンタクトプラグとの間に提供される第２電荷注入層と、をさらに含み、
    前記第１電荷注入層及び前記第２電荷注入層それぞれは、前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグそれぞれよりも大きい幅を有することを特徴とする請求項２０に記載のビームステアリング装置。
  34. 光源と、
    前記光源から入射された光の進行方向を調節し、前記光が被写体に向かうようにするビームステアリング装置と、
    前記被写体からの反射された光を受信するセンサと、
    前記センサが受信した光を分析するプロセッサと、を含み、
    前記ビームステアリング装置は、第１光変調素子及び第２光変調素子を含み、
    前記第１及び第２光変調素子それぞれは、第１コンタクト層と、前記第１コンタクト層上に提供される複数のナノ構造体と、前記複数のナノ構造体上にそれぞれ提供される複数の第２コンタクト層とを含み、
    前記複数のナノ構造体それぞれは、第１コンタクトプラグと、前記第１コンタクトプラグ上に提供される活性層と、前記活性層上に提供される第２コンタクトプラグとを含み、
    前記第１コンタクトプラグ及び前記第２コンタクトプラグのうち少なくとも１つの幅は、前記活性層の幅よりも狭いことを特徴とする電子装置。
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