KR100469546B1 - 가시광선을위한분포브래그반사기를구비한수직공동표면발광레이저 - Google Patents
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Abstract
수직 공동 표면 발광 레이저(101)를 제조하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 수직 공동 표면 발광 레이저는 분포 브래그 반사기의 제 1 세트가 배치되는 제 1 표면(105)을 구비한 반도체 기판(102)을 포함한다. 분포 브래그 반사기(103)는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물의 교호층으로 만들어진다. 활성 영역(106)은 활성 영역(106)의 후속물인 다른 클래딩 영역(107)과 함께 분포 브래그 반사기 상에 배치된다. 다른 분포 브래그 반사기(103)는 클래딩 영역(107) 상에 배치된다.
Description
(발명의 분야)
본 발명은 통상적으로 적층 광학 장치(layered optical device)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 레이저 광학 장치에 관한 것이다.
(발명의 배경)
현재, 종래 에지 방사 반도체 레이저(edge emitting semiconductor laser)는 높은 작동 효율과 변조 성능으로 인하여 광통신에서 더욱 중요한 역할을 수행하고 있다. 그러나, 종래 에지 방사 반도체 레이저는 다수의 단점(short coming) 또는 문제들을 가지므로, 상기 에지 방사 장치가 여러 응용 분야에 사용되는 것을 어렵게 한다.
그러나, 최근에, 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)에 대한 관심이 증가하고 있다. 종래 VCSEL은 다이(die)의 표면에 수직인 광을 방사하는 평면 구성 및 어레이로의 조립 가능성과 같은 다수의 장점을 구비한다. 그러나, 종래의 VCSEL 은 몇몇 이점을 가지지만, 종래의 VCSEL은 불량한 효율, 분포 브래그 반사기(distributed Bragg reflector)의 빈약한 반사율에 관한 몇몇 단점을 가진다. 부가로, 상기 문제들로 인하여, 가시 스펙트럼에 대한 VCSEL의 제조 능력은 크게 제한된다.
반사율 문제를 해결하기 위한 종래 접근 방법은 종래의 분포 브래그 반사기를 포함하는 교호층 또는 반사 요소들의 수를 증가시키는 것이다. 그러나, 이러한 접근 방법은 종래 VCSEL에서 반사율 문제를 해결할 수 없고, 결함 밀도 등과 같은 다수의 다른 문제들을 악화시키므로 제조 능력을 제한한다.
예를 들면, 종래 분포 브래그 반사기의 불량한 반사율 결과로, 많은 부가 교호층(즉, 50 내지 200개의 부가 교호층)이 종래 분포 브래그 반사기의 반사율을 증가시키기 위한 시도에서 침착된다. 그러나, 교호층의 수를 증가시킴으로써 제조 비용이 증가된다. 특히, 교호층 수의 증가로 인하여, 층을 제조하는데 필요한 시간이 증가할 뿐만 아니라 교호층의 결함 밀도도 증가하여, 종래 VCSEL의 제조 비용이 실제로 증가하고, 제조된 VCSEL의 품질이 감소되며, 이 때문에 종래의 VCSEL은 대량 생산에 적합하지 않다.
종래의 에지 방사 반도체 레이저 및 종래 수직 공동 표면 발광 레이저는 몇 가지 단점 및 문제점을 가지며 대량 생산 응용에 이들을 사용할 수 없다는 것을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 제조 과정을 단순화하고 비용을 절감하며 VCSEL의 신뢰성을 향상시키는 제조 방법 및 VCSEL이 강하게 요구된다.
도 1은 표면(105,110)을 갖는 기판(102) 상에 형성되고 광(120)이 VCSEL(101)으로부터 방출되는, 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)(101)를 확대하여 도시한다. 도 1은 단지 단일 VCSEL(101)을 도시하지만, VCSEL(101)은 어레이를 형성하도록 기판(102) 상에 배치된 많은 VCSEL을 나타낼 수 있다는 사실을 이해해야 한다. 통상적으로, VCSEL(101)은 층(111,112)으로 도시된 다수 교호층을 갖는 분포 브래그 반사기(103)와, 클래딩 영역(cladding region)(104)과, 활성 영역(106)과, 클래딩 영역(107), 층(117,118)으로 도시된 다수의 교호층을 갖는 분포 브래그 반사기(108)와, 접촉 영역(109) 등과 같은 다수의 규정된 면적 또는 영역으로 구성된다.
기판(102)은, 이 실시예에서, 갈륨 비화물, 실리콘 등과 같은 임의의 적합한 재료로 제조된다. 통상적으로, VCSEL(101)을 포함하는 후속 다중층들(multiple layers)의 에피택셜 성장(epitaxial growth)을 촉진하기 위해 갈륨 비화물로 제조된다.
통상적으로, 분자 빔 에피택시(MBE), 금속 유기화학 기상증착(MOCVD) 등과 같은, 임의의 적합한 에피택셜 증착법이 VCSEL(101)에 대해 요구되는 다중층을 제조하는데 사용된다. 상기 방법은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물, 알루미늄 비화물, 갈륨 비화물, 알루미늄 갈륨 비화물, 알루미늄 갈륨 인화물, 인듐 알루미늄 인화물 등과 같은, 재료층의 에피택셜 침착을 허용한다. VCSEL(101)을 포함하는 다중층을 생성하기 위해 에피택셜 침착이 광범위하게 사용된다는 것을 이해해야 한다.
분포 브래그 반사기(103,108)에 있어서는, 분포 브래그 반사기(103)가 먼저 침착되고, 후속 침착이 클래딩 영역(104)과, 활성 영역(106)과, 클래딩 영역(107)과, 분포 브래그 반사기(108)와, 접촉 영역(109)을 정의하는 것을 이해해야 한다. 일반적으로, 교호층(111,112,117,118)의 두께는 VCSEL(101)이 방출하도록 설계되어 광(120)의 파장의 일부로서 통상적으로 조절된다. 따라서, 교호층(111,112,117,118)의 특정 두께는 VCSEL(101)이 작동하는 설계된 파장의 함수이다. 통상적으로, 사용되는 가장 일반적인 파장의 값은 1/4, 1/2, 3/4, 전파장 또는 이들의 임의의 배수이다. 본 발명의 양호한 실시예에 있어서는 1/4 파장의 두께가 사용된다.
일반적으로 분포 브래그 반사기(103,108)의 도핑(doping)에 의해 분포 브래그 반사기 중 하나는 N형으로, 나머지는 P형으로 분할된다. 도핑 레벨은 당 기술에서 널리 공지된 사항이기 때문에, 도핑되지 않거나, 탄소, 아연 등으로 도핑된 P형 또는 베릴륨, 실리콘 등으로 도핑된 N 형의 재료를 확인하는 것 이상으로, 도핑 레벨에 대해서 본원에서 기술하지 않을 것이다. 간단히 말해서, 분포 브래그 반사기(103)와 클래딩 영역(104)의 일부는 N 형으로 도핑되지만, 클래딩 영역(104)의 일부와, 활성 영역(106)과, 클래딩 영역(107)의 일부는 도핑되지 않으며, 클래딩 영역(107)의 일부와 분포 브래그 반사기(108)와 접촉 영역(109)은 P 형으로 도핑된다.
본 발명에 있어서, 교호층(111,112,117,118)을 구비한 분포 브래그 반사기(103,108)는, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물(즉, In.49AlxGa.51-xP/AlAs), 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 인듐 알루미늄 인화물(즉, In.49AlxGa.51-xP/In.49Al.5P), 알루미늄 갈륨 비화물과 알루미늄 비화물(즉, Al.5Ga.5As/AlAs)과 같은 적합한 재료들로 제조되며, 상기 재료들은 기판(102) 상에 에피택셜 배치되거나 침착 또는 기판(102) 상에 덮임으로써, 종래 분포 브래그 반사기보다 가시 스펙트럼에서 실제로 높은 반사율을 가진 분포 브래그 반사기(103,108)를 형성한다. 또한, 특정 요소의 퍼센트 조성이 주어지는 상기 각 예들은 단지 예로서만 고려되는 것을 이해해야 한다. 상기 예로부터의 변형은 많이 가능하고 그 변형도 본 발명의 일부로 간주된다는 것을 또한 이해해야 한다.
예를 들면, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물(In.49AlxGa.51-xP/AlAs)을 분포 브래그 반사기(103,108)에 대한 재료 구성(material structure)으로 선택하면, 활성 영역(106)에 의해 발생된 가시 광선(visible light)의 반사를 허용한다. 48 내지 50 퍼센트 범위의 인듐 퍼센트 조성을 가짐으로써, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물로부터 적합한 반사율이 달성될 수 있고, 인듐의 퍼센트 조성을 변화시킴으로써 갈륨의 퍼센트 조성에서의 상응하는 변화가 52 내지 50 퍼센트의 명목상 범위에서 발생한다. 또한, 알루미늄 퍼센트 농도는 0 내지 51 퍼센트, 양호하게는 5 내지 15 퍼센트이고, 명목상 범위는 7 내지 13 퍼센트의 범위를 가질 수 있다. 알루미늄의 퍼센트 조성은 갈륨의 퍼센트 농도를 감소시킴으로써, 평형 조성(balanced composition)을 형성한다는 사실을 주목해야 한다.
다른 예에 있어서, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 인듐 알루미늄 인화물(In.49AlxGa.51-xP/In.49Al.51P)을 분포 브래그 반사기(103,108)에 대한 재료 구성으로 선택하면, 또한 활성 영역(106)으로부터 발생된 가시 광선의 반사를 허용한다. 전술한 바와 같이, 본 예에서의 인듐 알루미늄 갈륨 인화물도 유사하게 변화될 수 있다. 또한, 인듐 알루미늄 인화물은 변화될 수 있는 데, 인듐의 퍼센트 조성은 48 내지 50 퍼센트 범위에 있다. 또한, 알루미늄 퍼센트 조성은 1 내지 10 퍼센트의 범위를 가지며, 양호하게는 8 내지 2 퍼센트이고, 명목상 범위는 4 내지 6 퍼센트의 범위를 갖는다.
또 다른 예에 있어서, 알루미늄 갈륨 비화물과 알루미늄 비화물(Al.5Ga.5As/AlAs)을 분포 브래그 반사기(103,108)에 대한 재료 구성으로 선택하면, 또한 활성 영역(106)으로부터 발생된 가시 광선의 반사를 허용한다. 그러나, 이 예에서, 알루미늄 갈륨 비화물의 갈륨 및 알루미늄은 변화될 수 있다. 일반적으로, 알루미늄 갈륨 비화물의 알루미늄은 0 내지 100 퍼센트의 범위를 가지며, 명목상의 범위는 40 내지 60의 범위를 가지며, 갈륨은 0 내지 100 퍼센트의 범위를 가지며, 명목상의 범위는 40 내지 60의 범위를 가진다.
상기 예들 중 어느 하나의 예를 교호층(111,117,112,118) 각각에 대한 재료세트로서 선택함으로써, 분포 브래그 반사기(103,108)에서 교호층 수의 감소 또는 축소를 허용한다. 일반적으로, 상기 예들 중 어느 하나를 재료 구성으로서 사용함으로써, 분포 브래그 반사기(103)의 교호층(111,112)은 40 쌍으로 축소되지만, 분포 브래그 반사기(108)의 교호층(117,118)은 28 쌍으로 축소되고, 반면, 분포 브래그 반사기(103,108)의 반사율 성능을 개선시킬 뿐 아니라 분포 브래그 반사기(103,108)의 제조 과정을 단순화시킨다. 상기 화학적 조성을 사용함으로써, 교호층(111,112,117,118)의 굴절율 사이에 차이가 증가하고, 즉 층(111,112)과 마찬가지로 층(117,118) 사이의 굴절율 차이가 더욱 커지므로 반사율이 증가된다고 생각된다. 또한, 반사율의 상기 증가는 분포 브래그 반사기(103,108)에서 교호층(111,112,117,118) 수의 감소를 가능하게 한다고 생각된다. 따라서, 성능 향상이 있다.
또한, 교호층 수의 감소 결과로 인하여, VCSEL(101)의 조립이 크게 단순화되므로, VCSEL을 더욱 저렴한 비용으로 제조가능하게 한다. 제조 또는 조립은 단순화되고 더 적은 수의 공정 단계들이 필요로 되므로, 전체 결함 밀도도 제조가 증가함에 따라 그에 상응하여 감소되고 비용이 더욱 낮아진다.
도면의 혼잡성을 방지하고 단순화를 위해, 클래딩 영역(104)을 단일 층으로 도시되었지만, 클래딩 영역(104)은 분포 브래그 반사기(103) 상에 에피택셜 배치되거나 침착되는 적어도 2개의 구성 요소로 구성된다는 사실을 이해해야 한다. 첫째, 적합한 두께를 구비하고 분포 브래그 반사기(103)와 유사하게 도핑된 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 같은 임의의 적합한 재료의 층은 분포 브래그 반사기(103)상에 에피택셜 침착된다.
예로서, n 형으로 도핑된 인듐 알루미늄 갈륨 인화물 층(In.49AlxGa.51-xP)은 분포 브래그 반사기(103) 상에 에피택셜 침착된다. 일반적으로, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물 층은 VCSEL(101)으로부터 방출된 광의 파장에 의해 결정된 두께를 가지므로, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물 층의 임의의 적합한 두께를 허용한다. 둘째, 적합한 두께를 갖는 도핑되지 않은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 같은 임의의 적합한 재료의 층이 클래딩 영역(104)의 제 1 층 상에 에피택셜 침착된다.
단순화를 위해, 활성 영역(106)은 클래딩 영역(104) 상에 침착되거나 또는 배치되는 단일층으로 표시되었다. 그러나, 활성 영역(106)은 양자 우물 영역이 산재된 배리어 영역의 다중층을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 간단한 예로서, 활성 영역(106)은 적어도 2개의 배리어층과 양자 우물 영역으로 만들어지고, 이 양자 우물 영역은 두 개의 배리어 영역 사이에 위치한다. 양자 우물은 도핑되지 않은 인듐 갈륨 인화물(InGaP)로 제조되고 배리어 영역들은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물(InAlGaP)로 제조된다. 통상적으로, 활성 영역(106)은 이들의 상응하는 배리어 영역과 함께 3 내지 5개의 양자 우물들을 구비한다.
도면의 복잡성을 피하고 단순화를 위해, 클래딩 영역(107)을 단일층으로 도시하였지만, 클래딩 영역(107)은 활성 영역(106) 상에 에피택셜 배치되거나 또는 침착되는 2개의 구성 요소로 만들어지는 것을 이해해야 한다. 첫째, 임의의 적합한 도핑되지 않은 클래딩 재료의 층은 활성 영역(106) 상의 적합한 두께로 에피택셜 침착된다. 둘째, 임의의 적합한 도핑되지 않은 클래딩 재료의 층은 도핑되지 않은 클래딩 재료 상에 에피택셜 침착된다.
예로서, 도핑되지 않은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물(In.49AlxGa.51-xP) 층은 활성 영역(106) 상에 에피택셜 침착된다. 통상적으로, 도핑되지 않은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물은 VCSEL(101)으로부터 방출된 광의 파장에 의해 결정된 두께를 가지므로, 알루미늄 갈륨 비화물 층의 두께가 임의의 적합한 두께가 되도록 허용한다. 이어서, 도핑된 인듐 알루미늄 갈륨 인화물(In.49AlxGa.51-xP) 층은 도핑되지 않은 층상에 에피택셜 침착된다. 도핑된 층은 통상적으로 P 형 도펀트(dopant)로 도핑된다.
접촉 영역(109)은 인듐 주석 산화물, 금, 백금 등과 같은 임의의 적합한 전도성 재료를 분포 브래그 반사기(108) 상에 배치함으로써 형성된다. 선택되는 재료에 의존하여, 특정 재료의 배치 및 패터닝의 특정 방법은 접촉 영역(109)을 형성하기 위해 변할 것이라는 것을 이해해야 한다.
도 2는 VCSEL(101)에 대해서 다른 재료 조성의 반사율 대 파장 곡선의 단순 그래프 도면이다. 각 라인(210,220,230)은 도 1에 도시된 바와 같은 분포 브래그 반사기(103,108)의 교호층(111,112,117,118)의 다른 재료 조성을 나타낸다.
재료 조성 In.49Al.1Ga.41P/In.49Al.5P을 갖는 라인(210)에 대해서, 대역폭(bandwidth), 즉, 응답 주파수의 폭은 라인(220) 또는 라인(230)보다 훨씬 좁아지고 더욱 낮은 반사율을 갖는다는 것을 알 수 있다.
재료 조성 Al.5Ga.5As/AlAs을 갖는 라인(220)에 대해서, 대역폭은 향상되지만, 라인(220)의 대역폭은 라인(230)에서 나타난 것만큼 양호하지 않다.
재료 조성 In.49Al.1Ga. 41P/AlAS을 갖는 라인(230)에 대해서, 대역폭은 라인(210) 또는 (220) 보다 좋지만, 라인(230)의 재료 조성을 더욱 양호하게 한다.
그러나, 라인들(210,220,230) 중 어느 하나가 가시 스펙트럼에서 광을 반사시키기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 3개의 특정 예가 제공되었지만, 다른 재료 조성들도 가능하다는 것을 이해해야 한다.
지금까지, 본 발명의 특정 실시예들을 도시하고 기술하였지만, 이 기술 분야에서 숙련된 사람에게는 다른 변형 및 개선이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시된 특별한 형태에 국한되지 않으며, 다음 청구항들에서는 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 모든 변형예들을 포함하는 것으로 의도된 것임을 이해해야 한다.
본 발명에 의하면, 제조 과정을 단순화하고 비용을 절감하며 VCSEL의 신뢰성을 향상시키는 제조 방법 및 VCSEL을 제공한다.
도 1은 기판 상에 준비된 수직 공동 표면 발광 레이저 장치의 확대되어 단순화된 단면도의 예를 도시한 도면.
도 2는 반사율 대 파장의 단순화된 그래프 도면.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
101 : 수직 공동 표면 발광 레이저 102 : 기판
103; 108 : 반사기 104 : 클래딩 영역
106 : 활성 영역 109 : 접촉 영역
111, 112, 117, 118 : 교호층 120 : 광
Claims (4)
- 가시 광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저에 있어서,제 1 표면과 제 2 표면을 가진 반도체 기판과,상기 반도체 기판의 제 1 표면 상에 배치되는 제 1 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 1 분포 브래그 반사기는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물의 교호층들(alternating layers)을 포함하며, 제 1 도펀트 타입과 제 1 농도를 가진, 상기 제 1 분포 브래그 반사기와,상기 제 1 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 제 1 클래딩 영역과,상기 클래딩 영역 상에 배치되는 활성 영역과,상기 활성 영역 상에 배치되는 제 2 클래딩 영역과,상기 제 2 클래딩 영역 상에 배치되는 제 2 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 2 분포 브래그 반사기는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물의 교호층들을 포함하며, 제 2 도펀트 타입과 제 2 농도를 가진, 상기 제 2 분포 브래그 반사기와,상기 제 2 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 접촉 영역을 포함하는, 가시광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저.
- 가시 광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저에 있어서,제 1 표면과 제 2 표면을 가진 반도체 기판과,상기 반도체 기판의 제 1 표면 상에 배치되는 제 1 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 1 분포 브래그 반사기는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 인듐 알루미늄 인화물의 교호층들을 포함하며, 제 1 도펀트 타입과 제 1 농도를 가진, 상기 제 1 분포 브래그 반사기와,상기 제 1 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 제 1 클래딩 영역과,상기 클래딩 영역 상에 배치되는 활성 영역과,상기 활성 영역 상에 배치되는 제 2 클래딩 영역과,상기 제 2 클래딩 영역 상에 배치되는 제 2 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 2 분포 브래그 반사기는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 인듐 알루미늄 인화물의 교호층들을 포함하며, 제 2 도펀트 타입과 제 2 도펀트 농도를 가진, 상기 제 2 분포 브래그 반사기와,상기 제 2 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 접촉 영역을 포함하는, 가시광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저.
- 가시 광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저에 있어서,제 1 표면과 제 2 표면을 가진 반도체 기판과,상기 반도체 기판의 제 1 표면 상에 배치되는 제 1 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 1 분포 브래그 반사기는 알루미늄 갈륨 비화물과 알루미늄 비화물의 교호층들을 포함하며, 제 1 도펀트 타입과 제 1 농도를 가진, 상기 제 1 분포 브래그 반사기와,상기 제 1 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 제 1 클래딩 영역과,상기 클래딩 영역 상에 배치되는 활성 영역과,상기 활성 영역 상에 배치되는 제 2 클래딩 영역과,상기 제 2 클래딩 영역 상에 배치되는 제 2 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 2 분포 브래그 반사기는 알루미늄 갈륨 비화물과 알루미늄 비화물의 교호층들을 포함하며, 제 2 도펀트 타입과 제 2 도펀트 농도를 가진, 상기 제 2 분포 브래그 반사기와,상기 제 2 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 접촉 영역을 포함하는, 가시광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저
- 가시 광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저의 제조 방법에 있어서,제 1 표면과 제 2 표면을 가진 반도체 기판을 제공하는 단계와,상기 반도체 기판의 제 1 표면 상에 배치되는 제 1 분포 브래그 반사기를 형성하는 단계로서, 상기 제 1 분포 브래그 반사기는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물의 교호층들을 포함하며, 제 1 도펀트 타입과 제 1 농도를 가진, 상기 제 1 분포 브래그 반사기를 형성하는 단계와,상기 제 1 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 제 1 클래딩 영역을 형성하는 단계와,상기 클래딩 영역 상에 배치되는 활성 영역을 형성하는 단계와,상기 활성 영역 상에 배치되는 제 2 클래딩 영역을 형성하는 단계와,상기 제 2 클래딩 영역 상에 배치되는 제 2 분포 브래그 반사기를 형성하는 단계로서, 상기 제 2 분포 브래그 반사기는 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 알루미늄 비화물의 교호층들을 포함하며, 제 2 도펀트 타입과 제 2 도펀트 농도를 가진, 상기 제 2 분포 브래그 반사기를 형성하는 단계와,상기 제 2 분포 브래그 반사기 상에 배치되는 접촉 영역을 형성하는 단계를 포함하는, 가시 광선을 위한 분포 브래그 반사기를 구비한 수직 공동 표면 발광 레이저의 제조 방법.
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US20010040907A1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-11-15 | Utpal Kumar Chakrabarti | Optical device including carbon-doped contact layers |
US6301281B1 (en) * | 1998-08-31 | 2001-10-09 | Agilent Technologies, Inc. | Semiconductor laser having co-doped distributed bragg reflectors |
GB2344456B (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Semiconductor devices |
GB2344457B (en) | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Semiconductor devices |
US6577658B1 (en) | 1999-09-20 | 2003-06-10 | E20 Corporation, Inc. | Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers |
US6621842B1 (en) | 1999-10-15 | 2003-09-16 | E20 Communications, Inc. | Method and apparatus for long wavelength semiconductor lasers |
DE10017337C2 (de) * | 2000-04-07 | 2002-04-04 | Vishay Semiconductor Gmbh | Verfahren zum Herstellen lichtaussendender Halbleiterbauelemente |
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NL1015714C2 (nl) * | 2000-07-14 | 2002-01-15 | Dsm Nv | Werkwijze voor het kristalliseren van enantiomeer verrijkt 2-acetylthio-3-fenylpropaanzuur. |
EP1298461A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Distributed Bragg reflector comprising GaP and a semiconductor resonant cavity device comprising such DBR |
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CN1319175C (zh) * | 2003-01-17 | 2007-05-30 | 中国科学院半导体研究所 | 基于激子效应的多量子阱光调制器/探测器列阵 |
US7339666B2 (en) * | 2004-09-14 | 2008-03-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Light-amplifying structures and methods for surface-enhanced Raman spectroscopy |
US7307719B2 (en) * | 2004-09-14 | 2007-12-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Wavelength-tunable excitation radiation amplifying structure and method |
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