KR100261241B1 - 레이저 다이오드 소자 - Google Patents

레이저 다이오드 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드 소자에 관한 것이다. 본 발명은 그 저면에 전극이 마련되는 기판과, 상기 기판상의 일측에 형성되는 것으로 크래드층-활성층-크래드층-캡층이 적층 형성되며 저출력 레이저광을 발진시키는 저출력 레이저 다이오드부와, 상기 기판상의 타측에 마련되는 것으로 크래드층-활성층-크래드층-캡층이 적층 형성되며 고출력 레이저광을 발진시키는 고출력 레이저 다이오드부를 구비하여 된 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명은 동일 기판상에 저출력 레이저 다이오드부와 고출력 레이저 다이오드부를 함께 구성하고 있어 저출력 소자의 노이즈 특성과 고출력 소자의 출력 및 비점수차를 한층 향상시킬 수 있으므로, 녹음 및 재생용 광디스크 혹은 광자기디스크 픽업장치등의 광원으로 훌륭하게 사용될 것이다.

Description

레이저 다이오드 소자
제1도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자에 있어서, 소정의 식각이 행해진 기판의 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자에 있어서, 1차성장 후의 소자의 단면구조를 보여주는 사시도.
제3도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자에 있어서, 고출력 레이저 다이오드부의 윈도우 영역이 식각된 상태도.
제4도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자의 완성된 상태에서의 사시도.
제5도는 제4도의 A-A′선에 따른 고출력부의 측단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : n-GaAs기판 22 : n-InGaP버퍼층
23 : n-AlGaInP크래드층 24 : GaInP활성층(undoped)
25 : p-AlGaInP크래드층 26 : p-GaInP버퍼층
27 : p+-GaAs캡층 28 : n-AlGaInP(또는 n-AlGaAs)윈도우층
29 : n-GaAs전류제한층
본 발명은 녹음 및 재생용 광디스크 픽업장치의 광원으로 사용되는 레이저 다이오드 소자에 관한 것으로서, 특히 녹음에 필요한 고출력 발진 레이저 다이오드 소자와 재생에 필요한 저출력 발진 레이저 다이오드 소자를 동일 기판상에 일체화한 레이저 다이오드 소자에 관한 것이다.
오늘날, 광디스크 기술은 기록밀도를 늘이고, 속도를 빠르게 하기 위해 광원으로부터 주사되는 광의 파장을 단파장화 하려는 기술적 시도가 계속되고 있다.
이러한 경향에 따라 레이저의 응용분야에서도 780-830nm 파장대의 AlGaAs조성을 갖는 반도체 레이저 소자에서 630-670nm 파장대의 AlGaInP조성의 반도체 레이저 소자로의 대체를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
통상의 종래 단파장 녹음/재생용 광디스크 픽업(pick-up)의 경우, (i)광원을 단일 성분의 고출력 레이저 다이오드로 하여 고출력에서 녹음하고 저출력에서 재생하거나, (ii)2가지의 성분 즉, 고출력 레이저 다이오드와 저출력 레이저 다이오드를 하이브리드(hybrid)로 장착하여 각각의 기능을 수행시키는 등의 2가지 방법을 채택하고 있다.
일반적인 픽업에 있어서, 재생시는 광피드백 노이즈(optical feedback noise)를 줄이기 위해 저출력 레이저 다이오드의 경우, 노이즈 특성이 우수한 자기맥동(self pulsating) 소자를 필요로 하고, 기록시는 고밀도기록이 가능하도록 저비점수차를 갖는 고출력 레이저 다이오드 소자가 필요하다.
그런데, 상기의 (i)의 경우, 고출력과 저출력에서 원하는 소정의 특성을 만족시키는 단일 성분의 레이저 다이오드를 제작하기가 매우 어렵고, (ii)의 경우는 부품가격의 상승으로 인한 픽업장치 전채의 원가가 상승되어 제품의 가격경쟁면에서 불리하다는 점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 창출된 것으로서, 노이즈 특성이 우수한 저출력 레이저 다이오드 소자의 특성 및 저비점수차를 갖는 고출력 레이저 다이오드 소자의 특성을 동시에 얻을 수 있는 레이저 다이오드 소자를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자는, 그 저면에 전극이 마련되는 기판과, 상기 기판상의 일측에 형성되는 것으로 크래드층-활성층-크래드층-캡층이 적층 형성되며 저출력 레이저광을 발진시키는 저출력 레이저 다이오드부와, 상기 기판상의 타측에 마련되는 것으로 크래드층-활성층-크래드층-캡층이 적층 형성되며 고출력 레이저광을 발진시키는 고출력 레이저 다이오드부를 구비하여 된 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 구성상의 특징으로 본 발명은 횡방향의 모드제어에 의해 노이즈 특성을 개선할 수 있으며, 발진개시전류 및 비점수차를 낮추고 출력을 높일 수 있는 이점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자에 있어서, 소정의 식각이 행해진 기판의 사시도이다. 이를 참조하면, n형의 GaAs반도체 기판(21)은 소정의 패터닝(patterning)을 행한 후, 통상의 포토에칭법에 의해 패터닝된 부분이 식각된다.
제2도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자에 있어서, 1차성장 후의 소자의 단면구조를 보여주는 사시도이다. 이를 참조하면, 노이즈 특성이 우수한 저출력 레이저 다이오드부(40)와 저비점수차를 갖는 고출력 레이저 다이오드부(50)가 통상의 MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)공정에 의해 동일한 n-GaAs기판(21)상에 적층 성장된다. 이를 각 층별로 살펴보면, 최하층의 n-GaAs기판(21) 상부에는 전압상승을 완화시키기 위한 n-InGaP버퍼층(22)이 형성되고, n-InGaP 버퍼층(22) 위에는 레이저 빔의 도파통로를 형성해주기 위한 n-AlGaInP 크래드층(23)이 형성된다. 상기 n-AlGaInP 크래드층(23)의 상부에는 레이저광을 발진시키는 도핑되지 않은 GaInP활성층(24)이 형성되고, GaInP활성층(24) 상부에는 상기 n-AlGaInP크래드층(23)과 함께 도파통로를 이루는 p-AlGaInP크래드층(25)이 형성된다. 상기 p-AlGaInP 크래드층(25)의 상부에는 역시 크래드층에서의 전압상승 방지를 위한 p-GaInP버퍼층(26)이 형성되고, p-GaInP버퍼층(26)의 상부에는 불순물 유입방지를 위한 p+-GaAs캡층(27)이 적층 형성된다. 여기서, 상기 저출력 레이저부(40)와 고출력 레이저부(50)에 대해 좀 더 부언하면, 저출력 소자의 경우 그 중앙부에 V자형 채널이 적층형성되어 있어 활성층 내의 발광영역이 좌,우측의 경사면(wide band gap) 사이에 놓이게 되어 횡방향의 모드제어에 의해 노이즈(noise) 특성을 개선할 수 있게 된다. 그리고, 고출력 소자의 경우 BH(Buried Heterostructure)형으로 되어 있어 발진개시전류 및 비점수차를 낮추고 고출력을 얻을 수 있게 된다.
제3도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자에 있어서, 고출력 레이저 다이오드부의 윈도우 영역이 식각된 상태도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제2도에서 1차 성장이 완료된 적층구조체에서, 고출력 레이저 다이오드부(50)의 중앙부를 제외한 양측(윈도우 영역)은 통상의 포토에칭에 의해 n-AlGaInP크래드층(23)의 중간 깊이까지 식각된다.
제4도는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자의 완성된 상태에서의 사시도이다. 이를 참조하면, 상기 제3도에서의 윈도우 영역 식각공정이 완료된 후, 통상의 MBE 또는 MOCVD공정에 의한 선택적 재성장을 통하여 n-AlGaInP 또는 n-AlGaAs 조성을 갖는 윈도우층(28)이 형성되고, 윈도우층(28)의 상부에는 n-GaAs전류제한층(29)이 형성된다.
그런 후, 상기 저출력 레이저 다이오드부(40)와 고출력 레이저 다이오드부(50)간의 상호간섭을 방지하기 위하여 통상의 포토에칭 공정에 의해 저출력 레이저 다이오드부(40)와 고출력 레이저 다이오드부(50) 사이는 소정의 폭으로 n-GaAs(21)기판의 소정 깊이까지 식각된다. 이렇게 하여 레이저 소자로서의 형성은 완성된다. 그리고, 본 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 n-GaAs(21)기판의 저면과 p+-GaAs 캡층(27)의 상면에는 전극이 각각 형성되어 하나의 완전한 레이저 소자를 이루게 된다.
한편, 제5도는 제4도의 A-A′선에 따른 고출력 레이저 다이오드 부의 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 고출력 레이저 다이오드부는 그 전면이 소정의 경사를 가지며 적층형성되어 있다. 이는 발광부근처가 경사면상에 놓이게 하여 NAM(Non Absorbing Mirror)효과에 의해 고출력을 얻기 위한 것이다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 레이저 다이오드 소자는 동일 기판상에 노이즈 특성이 우수한 저출력 레이저 다이오드부와 저비점수차를 갖는 고출력 레이저 다이오드부를 함께 구성하고 있어 저출력 소자의 노이즈 특성과 고출력 소자의 출력 및 비점수차를 한층 향상시킬 수 있으므로, 향후 녹음 및 재생용 광디스크 혹은 광자기디스크 픽업장치등의 광원으로 사용될 경우, 그 탁월한 기능으로 제품의 경쟁력 제고에 기여하는 바가 크게 될 것이다.

Claims (3)

  1. 그 저면에 전극이 마련되는 기판과, 상기 기판상의 일측에 형성되는 것으로 크래드층-활성층-크래드층-캡층이 적층 형성되며 저출력 레이저광을 발진시키는 저출력 레이저 다이오드부와, 상기 기판상의 타측에 마련되는 것으로 크래드층-활성층-크래드층-캡층이 적층 형성되며 고출력 레이저광을 발진시키는 고출력 레이저 다이오드부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 소자.
  2. 제1항에 있어서 상기 저출력 레이저 다이오드부의 상,하 크래드층 및 활성층의 중앙부에는 V자형의 채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고출력 레이저 다이오드부는 층의 일부가 소정의 경사면을 이루며 적층 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 소자.
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