KR100335075B1 - 반도체레이저 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 레이저에 관한 것으로, 고효율 특성을 갖는 적색 발광 반도체 레이저에 관한 것이다.
본 발명은 제 1 도전형 GaAs 기판 소정영역상에 제 1 도전형 AlGaInP 클래드층과 GaInP 활성층, 제 2 도전형 AlGaInP 클래드층 및 제 2 도전형 ZnSe 캡층이 차례로 형성되어 이루어진 메사구조가 형성되고, 상기 메사구조 측면에 ZnSe층이 형성되어 구성된 반도체 레이저를 제공한다.
Description
본 발명은 반도체 레이저에 관한 것으로, 특히 파장이 적색이고, 고효율 특성을 갖는 반도체 레이저에 관한 것이다.
종래의 적색 발광 반도체 레이저로서, 일본 특허 평5-37019를 제 1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
적색 발광 레이저 광원으로 파장 635nm-650nm의 반도체 레이저가 각광받고 있는데, 이를 가능하게 하는 물질이 InGaP이다. 즉, 적색광을 출력하기 위한 방법으로 InGaP를 활성층으로 사용한다.
즉, 제 1 도에 도시된 바와 같이, InGaP 활성층(2)을 사이에 두고 양측에 InGaP보다 에너지 밴드갭이 큰 ZnSe 기판(1)과 ZnSe 클래드층(3)을 두는 구조로 반도체 레이저를 형성하였다.
또 다른 예로써, AlGaInP층을 적절히 사용하여 클래드층으로 하는 구조가 있으며, 이들 예의 대부분이 ZnSe를 기판으로 사용하고 있다.
파장 635nm-650nm의 적색광을 출력하기 위하여 GaInP를 활성층으로 이용할 경우, 이 GaInP와 격자정합(lattice match)되는 기판은 ZnSe보다 GaAs가 유리하다.
따라서 상기 종래 기술과 같이 ZnSe 기판을 사용하는 것은 바람직하지 못하다. GaAs를 기판으로 사용할 때 ZnSe층을 클래드층으로 이용하면 격자 부정합 때문에 ZnSe를 두껍게 할 수 없다. 즉, 클래드층으로서의 효과가 충분하지 않다. 또한, Al이 포함된 층이 공기중에 노출되면 Al이 산화되므로 좋지 않다.
또한, 상기 종래 기술은 전체적으로 횡축으로의 구조 디자인이 없으므로 레이저 다이오드 구조로는 효율이 낮아 부적합하다.
본 발명은 효율이 높은 적색 발광 반도체 레이저를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 레이저는 제 1 도전형 GaAs 기판 소정 영역상에 제 1 도전형 AlGaInP 클래드층과 GaInP 활성층, 제 2 도전형 AlGaInP 클래드층 및 제 2 도전형 ZnSe 캡층이 차례로 형성되어 이루어진 메사구조가 형성되고, 상기 메사구조 측면에 ZnSe층이 형성되어 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 반도체 레이저 다이오드는 제 2 도(a)에 도시된 바와 같이, p형 GaAs 기판(10)위에 p-AlGaInP 클래드층(11)과 GaInP 활성층(12), n-AlInP 클래드층(13) 및 n-ZnSe 캡층(14)과 n-AlGaInP 클래드층(13), GaInP 활성층(12), p-AlGaInP 클래드층(11) 및 p형 GaAs 기판(10)의 일부까지를 선택적으로 식각하여 메사구조를 형성한 다음, 메사구조의 측면에 도핑하지 않은 ZnSe(20)를 재성장시켜 형성한다.
본 발명의 레이저 다이오드는 적색광을 방출시키기 위한 것으로, 상기와 같이 활성층(12)으로 GaInP를 사용하는데, 이것과 격자정합시키기 위하여 기판으로 GaAs를 사용한다.
p-AlGaInP 클래드층(11)으로는 GaAs 기판과의 격자정합이 이루어지도록 하고, 활성층의 에너지 밴드갭보다 30meV이상 크도록 하기 위해 AlGaInP를 선택한다. 또한, n-AlGaInP 클래드층(13)은 상기 p형 클래드층과 조성이 같은 AlGaInP를 사용하고, 도전형만 반대가 되도록 한다.
상기 n-ZnSe 캡층(14)은 n-AlGaInP 클래드층(13)인 AlGaInP층에 Al이 포함되어 있으므로 Al이 공기중에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위한 것이며, 또한 이 캡층은 고농도의 에피층으로 형성하여 오믹 접촉을 좋게 하기도 한다. 이러한 이유로 n-ZnSe 캡층(14)은 두껍게 형성하지 않고 200-2000Å 정도의 범위내로 형성한다.
상기 재성장된 도핑하지 않은 ZnSe층(20)은 에너지 밴드갭이 활성층과 클래드층보다 크며, 도핑되지 않은 층이기 때문에 전류가 흐르지 못한다. 즉, 전자는n-ZnSe캡층(14)으로부터 n-AlGaInP 클래드층(13)을 통과하여 GaInP 활성층(12)에 주입되고, 정공은 p형 GaAs 기판(10)으로부터 p-AlGaInP 클래드층(11)을 통과하여 GaInP 활성층(12)에 주입된다, 활성층에 주입된 전자와 정공의 발광성 재결합에 의해 빛이 생성된다.
이와 같이 ZnSe로 전류제한층(20)을 형성함으로써 전류의 경로가 수직방향으로 형성되고, 수평방향으로는 전류가 퍼지지 않도록 하므로 구조적으로 확정된 활성층 영역에서 빛이 생성됨에 따라 누설전류를 감소시킬 수 있고, 발광효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 활성층의 수평방향으로의 넓이를 조절함에 따라(메사구조의 폭을 조절함으로써) 방출되는 광출력의 패턴이 원형(circular)으로 형성되도록 할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 횡축 전류 제한에 의해 발광효율을 증대시킬 수 있고, AlGaInP 클래드층의 두께를 자유롭게 조절할 수 있으며, 도파 특성을 극대화할 수 있다.
또한, 고농도 ZnSe층을 이용함으로써 클래드층의 산화를 방지하고 우수한 오믹 접촉 특성을 얻을 수 있으며, 활성층의 폭을 조절함으로써 발광패턴을 원형화(빔 스폿이 작게 형성됨)할 수 있다.
제 1도는 종래의 반도체 레이저 단면구조도
제 2도는 본 발명의 반도체 레이저 제조방법을 도시한 공정순서도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : p형 GaAs 기판 11 : p-AlGaInP 클래드층
12 : GaInP 활성층 13 : n-AlGaInP 클래드층
14 : n-ZnSe 캡층 20 : ZnSe 층
Claims (1)
- 제 1도전형 GaAs 기판 소정 영역상에 제 1 도전형 AlGaInP 클래드층, GaInP 활성층, 제 2 도전형 AlGaInP 클래드층 및 제 2 도전형 ZnSe 캡층이 차례로 형성되어 이루어진 메사구조와,상기 메사구조 측면에 형성된 ZnSe층으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950015196A KR100335075B1 (ko) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 반도체레이저 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950015196A KR100335075B1 (ko) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 반도체레이저 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR970004180A KR970004180A (ko) | 1997-01-29 |
| KR100335075B1 true KR100335075B1 (ko) | 2002-10-25 |
Family
ID=37479741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950015196A KR100335075B1 (ko) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 반도체레이저 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100335075B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100493639B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2005-06-03 | 엘지전자 주식회사 | 화합물 반도체 레이저 다이오드 |
-
1995
- 1995-06-09 KR KR1019950015196A patent/KR100335075B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100493639B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2005-06-03 | 엘지전자 주식회사 | 화합물 반도체 레이저 다이오드 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970004180A (ko) | 1997-01-29 |
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