KR100611951B1 - Vertical cavity surface emitting laser - Google Patents
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Abstract
기판과, 기판 상에 일 형의 불순물을 함유하는 조성이 다른 화합물 반도체가 교대로 적층 형성된 하부반사기층과, 하부반사기층 상에 형성되며 전자와 정공의 재결합으로 광을 생성하는 활성층과, 활성층 상에 하부반사기층과 반대형의 불순물을 함유하는 조성이 다른 화합물 반도체가 교대로 적층 형성된 상부반사기층과, 기판의 하면에 형성된 하부전극과, 상부반사기층 상의 레이저빔이 출사되는 윈도우를 제외한 영역에 형성된 상부전극을 포함하며, 윈도우를 이루는 노출부분에 상부반사기층과 같은 형의 불순물을 고농도로 도핑하여 이루어진 도핑부를 구비하여 상부 및/또는 하부전극을 통한 전류 주입이 균일하게 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저가 개시되어 있다.A lower reflector layer in which a substrate, a compound semiconductor having a composition containing one type of impurity on the substrate is alternately stacked, an active layer formed on the lower reflector layer and generating light by recombination of electrons and holes; In the regions other than the upper reflector layer in which compound semiconductors having different compositions containing impurities of the opposite type to the lower reflector layer are alternately stacked, the lower electrode formed on the lower surface of the substrate, and the window where the laser beam is emitted from the upper reflector layer. And a doping portion formed by doping a high concentration of an impurity such as an upper reflector layer in an exposed portion of the window, the upper electrode being formed so as to uniformly inject current through the upper and / or lower electrode. A surface light laser is disclosed.
이와 같은 표면광 레이저는 윈도우를 이루는 노출부분에 활성층쪽으로 캐리어가 균일하게 주입될 수 있어서 윈도우의 크기가 큰 경우에도 윈도우의 중심부 상에서부터 레이저 발진이 일어나므로, 출사 레이저빔의 위치 이동이 일어나지 않는다. In the surface light laser as described above, carriers can be uniformly injected into the exposed portion of the window toward the active layer, so even when the size of the window is large, laser oscillation occurs from the center of the window, so that the positional movement of the exit laser beam does not occur.
Description
도 1은 종래의 표면광 레이저의 구조를 개략적으로 보인 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional surface light laser,
도 2는 본 발명에 따른 표면광 레이저의 구조를 개략적으로 보인 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a surface light laser according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100...기판 110...하부반사기층100
120...활성층 140..상부반사기층120
160,170...상,하부전극 200...도핑부160, 170 upper and
210...윈도우210 ... Windows
본 발명은 표면광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)에 관한 것으로, 상세하게는 윈도우 크기가 커지거나 전류 흐름의 불균일에 기인하여 윈도우 외곽부로부터 레이저 발진이 일어나 레이저빔이 이동되는 단점을 보완할 수 있도록 구조가 개선된 표면광 레이저에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical cavity surface emitting laser, and in particular, a laser oscillation may occur due to a large window size or a nonuniformity of current flow, thereby compensating for a disadvantage that a laser beam is moved. It relates to a surface light laser so that the structure is improved.
도 1을 참조하면, 종래의 표면광 레이저는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 순차로 적층형성된 하부반사기층(11), 활성층(12), 고저항부(13) 및 상부반사기층(14)과, 상기 상부반사기층(14)상의 광이 출사되는 윈도우(21)를 제외한 영역에 형성된 상부전극(16)과, 상기 기판(10)의 하면에 형성된 하부전극(1)으로 이루어져 있다. Referring to FIG. 1, a conventional surface light laser includes a
상기 하부반사기층(11) 및 상부반사기층(14)은 조성이 다른 화합물 반도체를 교대로 적층하여 형성된 DBR(Distributed Bragg Reflector)로, 서로 다른 형으로 도핑되어 있다. 즉, 상기 기판(10)은 n형 도핑되어 있으며, 상기 하부반사기층(11)은 상기 기판(10)과 같은 형인 n형, 상기 상부반사기층(14)은 p형으로 도핑되어 있다. The
상기 고저항부(13)는 상,하부전극(16)(17)을 통해 인가된 전류가 상기 활성층(12)의 중앙부(12a)쪽으로 흐르도록 전류의 흐름을 가이드한다. The
상기한 바와 같은 종래의 표면광 레이저에서 전류는 윈도우(21) 주위에 형성된 상부전극(16)을 통해 모아지면서 활성층(12)쪽으로 주입된다. 상기 활성층(12)에서는 전자와 정공의 결합에 의해 광이 발생되며, 상기 상,하부반사기층(14)(11)에 의해 공진된 레이저빔이 상기 윈도우(21)를 통해 출사된다. 이때, 표면광 레이저에서 빔이 출사되는 위치는 상부전극(16)을 통해 주입되는 캐리어에 영향을 받는다. In the conventional surface light laser as described above, the current is collected through the
그러므로 윈도우(21)의 크기가 커질 경우 캐리어가 균일하게 주입되지 않아 단일 모드 동작시에 상부전극(16)과 가까운 윈도우(21)의 외곽부부터 레이저 발진이 일어날 수 있으며, 이에 따라 출사되는 레이저빔의 위치가 이동되어 광축이 이동되는 문제가 있다. Therefore, when the size of the
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 활성층쪽으로 캐리어가 균일하게 주입되어 윈도우의 중심부부터 레이저 발진이 일어나 출사 레이저빔의 위치 이동이 발생하지 않도록 된 표면광 레이저를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and provides a surface light laser in which carriers are uniformly injected into the active layer so that laser oscillation occurs from the center of the window so that the displacement of the exit laser beam does not occur. There is this.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판과; 상기 기판 상에 일 형의 불순물을 함유하는 조성이 다른 화합물 반도체가 교대로 적층 형성된 하부반사기층과; 상기 하부반사기층 상에 형성되며 전자와 정공의 재결합으로 광을 생성하는 활성층과; 상기 활성층 상에 상기 하부반사기층과 반대형의 불순물을 함유하는 조성이 다른 화합물 반도체가 교대로 적층 형성된 상부반사기층과; 상기 기판의 하면에 형성된 하부전극과; 상기 상부반사기층 상의 레이저빔이 출사되는 윈도우를 제외한 영역에 형성된 상부전극;을 포함하는 표면광 레이저에 있어서, 윈도우를 이루는 노출부분에 상기 상부반사기층과 같은 형의 불순물을 고농도로 도핑하여 이루어진 도핑부를 구비하여, 상기 상부 및/또는 하부전극을 통한 전류 주입이 균일하게 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.The present invention and the substrate to achieve the above object; A lower reflector layer in which compound semiconductors having different compositions containing one type of impurities are alternately stacked on the substrate; An active layer formed on the lower reflector layer and generating light by recombination of electrons and holes; An upper reflector layer in which compound semiconductors having different compositions containing impurities opposite to the lower reflector layer are alternately stacked on the active layer; A lower electrode formed on the lower surface of the substrate; An upper electrode formed in an area excluding a window from which a laser beam is emitted on the upper reflector layer; and a doping formed by high concentration of an impurity of the same type as the upper reflector layer on an exposed part of the window. It is characterized in that the injection of the current through the upper and / or lower electrode is made uniform.
여기서, 상기 도핑부는 윈도우를 이루는 상기 상부반사기층의 노출부분에 상기 상부반사기층과 같은 형의 불순물을 고농도로 도핑하여 이루어지고, 그 도핑깊이는 상기 상부반사기층의 맨위층을 넘지 않도록 된 것이 바람직하다.Here, the doping portion is formed by doping a high concentration of impurities of the same type as the upper reflector layer to the exposed portion of the upper reflector layer forming a window, the doping depth is preferably not to exceed the top layer of the upper reflector layer. Do.
여기서, 상기 도핑부는 Zn를 고농도로 도핑하여 이루어질 수 있다.Here, the doping portion may be made by doping Zn at a high concentration.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 표면광 레이저는 기판(100)과, 상기 기판(100)의 하면에 형성된 하부전극(170), 상기 기판(100) 상에 순차로 적층 형성된 하부반사기층(110), 활성층(120), 상부반사기층(140), 상부전극(160) 및 윈도우(210)를 이루는 노출부분에 도핑 형성된 도핑부(200)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 2, the surface light laser according to the present invention includes a
상기 기판(100)은 예컨대, n형 불순물을 함유하는 등의 반도체물질로 되어 있다. The
상기 하부반사기층(110)은 상기 기판(100) 상에 형성되어 있으며, 상기 기판(100)과 같은 형의 불순물 예를 들면, n형의 불순물 반도체물질로 굴절율이 다른 두 화합물 반도체 예컨대, 와 또는 와 등이 두께로 교대로 적층되어 이루어진다. 상기 상부반사기층(140)은 상기 하부반사기층(110)과 반대형의 불순물을 함유하는 같은 종류의 불순물 반도체 물질로 되어 있다. 즉, 활성층(120) 상에 p형의 와 또는 와 등이 두께로 교대로 적층되어 이루어진다. 상기 상부반사기층(140)과 하부반사기층(110)은 상기 상,하부전극(160)(170)을 통해 인가된 전류에 의하여 전자와 정공의 흐름을 유도한다. 여기서, 는 표면광 레이저의 출사 레이저빔 파장이다.The
상기 활성층(120)은 상기 상,하부반사기층(140)(110)에서 제공된 전자와 정 공의 재결합으로 인한 에너지 천이에 의하여 광을 생성하는 영역으로 단일 또는 다중 양자-우물 구조, 초격자(super lattice) 구조 등을 가진다. 여기서, 상기 활성층(120)은 표면광 레이저의 출사 파장에 따라 GaAs, AlGaAs, InGaAs 또는 AlGaInP 등으로 이루어진다.The
한편, 상기 상부반사기층(140)과 상기 활성층(120) 사이에 상기 상,하부전극(160)(170)을 통해 인가된 전류가 상기 활성층(120)의 중앙부(120a)로 안내될 수 있도록 전류의 흐름을 가이드하는 고저항부(130)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 고저항부(130)는 전류의 가이드 영역을 제외한 주변 부분을 선택적으로 산화시키는 방법 또는 이온 또는 양성자 주입법에 의해 형성된다. 여기서, 선택적 산화법은 예비산화층을 증기 상태의에 의해 소정 시간동안 산화시켜 산화분위기와 접촉되는 외측부에서 소정 깊이만큼 절연 산화막을 형성하는 방법이다.Meanwhile, a current applied between the
상기 상부전극(160)은 상기 상부반사기층(140) 상에 레이저빔이 출사되는 윈도우(210)를 제외한 영역에 형성된다. 상기 하부전극(170)은 상기 기판(100)의 하면에 형성된다. The
본 실시예에 있어서, 상기 도핑부(200)는 상기 윈도우(210)를 이루는 노출부분에 상기 상부반사기층(140)과 같은 형의 불순물 예컨대, Zn 등의 p형 불순물을 고농도로 도핑하여 이루어진 영역으로, 상기 윈도우(210) 주위에 형성된 상부전극(160)을 통해 인가된 전류가 상기 활성층(120)쪽으로 균일하게 주입될 수 있도록 한다. In the present exemplary embodiment, the
상기 도핑부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 윈도우(210)를 이루는 상부반 사기층(140)의 노출부분에 고농도의 불순물을 확산시키거나 주입함으로써 형성될 수 있다. As illustrated in FIG. 2, the
이와 같은 불순물을 확산 또는 주입하면 윈도우(210)를 이루는 노출부분 전체와 윈도우(210) 외곽부의 상부전극(160) 바로 아래부분까지 고농도로 도핑되게 된다. 이때, 상기 도핑 깊이는 상부반사기층(140) 맨위의 화합물 반도체층(140a)을 넘지 않게 형성함으로써, 결정의 디스오더링(disordering)을 방지하는 것이 바람직하다. 한편, 상부반사기층(140) 표면 일부의 디스오더링에 기인한 반사율 감소로 인해 레이저 출력은 증가된다.When the impurity is diffused or injected, the doped portion is heavily doped to the entire exposed portion constituting the
상기한 바와 같이 도핑부(200)가 마련되면, 전류 주입 초기부터 전류가 전체적으로 균일하게 주입될 수 있다. 따라서, 레이저 발진이 윈도우(210) 중심부 상에서 일어나게 되어 출사빔 이동 현상이 없어진다. When the
여기서, 상기 상부반사기층(140) 상에 예비도핑층(미도시)을 더 형성하고, 상기 예비도핑층의 윈도우를 이루는 노출부분에 상기와 같은 도핑부(200)를 형성할 수도 있다.Here, a predoping layer (not shown) may be further formed on the
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저는 고농도의 전류주입층인 도핑부(200)를 가지므로 예컨대, 상부전극(160)을 통해 인가된 전류가 전류주입 초기부터 상기 도핑부(200) 전체를 통해 균일하게 활성층(120)쪽으로 주입된다. 따라서, 레이저빔은 윈도우(210)의 중심부 상에서부터 안정되게 발진된다. 여기서, 상기 활성층(120)에서는 전자와 정공의 결합에 의해 광이 발생되며, 상기 상,하부반사기층(140)(110)에 의해 공진된 레이저빔은 상기 윈도우(210)를 통해 출사된다. Since the surface light laser according to the present invention as described above has a
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저는 윈도우를 이루는 노출부분에 상부반사기층과 같은 형인 불순물을 고농도로 도핑한 도핑부를 구비하므로, 윈도우를 이루는 노출부분에 활성층쪽으로 캐리어가 균일하게 주입될 수 있어서, 윈도우의 크기가 큰 경우에도 윈도우의 중심부 상에서부터 레이저 발진이 일어나게 된다.As described above, the surface light laser according to the present invention includes a doping portion in which an impurity having the same type as an upper reflector layer is doped in the exposed portion forming the window, so that carriers can be uniformly injected into the active layer in the exposed portion forming the window. Therefore, even when the size of the window is large, laser oscillation occurs from the center of the window.
따라서, 출사 레이저빔의 위치 이동이 일어나지 않으며, 특히, 단일 모드로 동작되도록 마련되는 경우 레이저빔의 출력 변화에 따른 위치 이동 즉, 광축 이동이 발생하지 않는다. 따라서, 광커넥터용 광원이나 광픽업장치의 광원으로 채용시 매우 유용하다. Therefore, the positional shift of the output laser beam does not occur, and in particular, when it is provided to operate in a single mode, the positional shift according to the output change of the laser beam, that is, the optical axis shift does not occur. Therefore, it is very useful when employed as a light source for an optical connector or a light source of an optical pickup device.
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KR1019990004097A KR100611951B1 (en) | 1999-02-06 | 1999-02-06 | Vertical cavity surface emitting laser |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100982421B1 (en) | 2004-10-14 | 2010-09-15 | 삼성전자주식회사 | High power surface emitting laser device having a funnel shaped current injection region |
Citations (2)
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JPH0779015A (en) * | 1993-09-07 | 1995-03-20 | Nisshin Steel Co Ltd | Manufacture of high density light emitting diode array chip |
US5588016A (en) * | 1994-09-06 | 1996-12-24 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
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1999
- 1999-02-06 KR KR1019990004097A patent/KR100611951B1/en not_active IP Right Cessation
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