KR100808802B1 - 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자 - Google Patents

희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자에 관한 것으로, 실리콘 기판에 이산화규소(SiO2)와 같은 유전체층이 위치하고, 그 위에 Er(에르븀)이 첨가된 황화아연(ZnS) 또는 셀렌화 아연(ZnSe) 다결정 박막이 위치하며, 그 위에 다시 SiO2와 같은 유전체 층이 위치하고 그 위에 전극을 만들어 전체적으로 도파로 구조를 형성한 다음 도파로 양 끝에 반사경을 구성하여 레이저 공진기를 만든다. 본 발명은 능동 매질을 Er이 첨가된 ZnS 또는 ZnSe 다결정으로 하여 기판에 부착된 전극과 최 상부에 부착된 전극 사이에 교류 전압을 인가할 경우 1550 nm에서 발광이 일어나게 하고 밀도 반전이 일어나는 현상을 이용한다. 따라서 본 발명은 기존에 사용되는 실리카 도파로나 폴리머 도파로에 Er을 첨가하고 외부 광 펌핑용 레이저 다이오드를 본딩하는 방식에 비하여 구조가 간단하고, 광 손실이 적으며, 대규모 광 회로 집적이 용이하고, 패키징 비용을 낮출 수 있는 장점을 제공한다.
희토류, 레이저, 도파로, 반사경

Description

희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자{Laser device using an inorganic electro-luminescent material doped with rare-earth metal}
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자의 모식적 단면도이다.
도 2은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자의 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자의 모식적 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
101 : 기판 102, 203, 302 : 유전체층
103, 204, 303 : 능동매질 104, 105, 205, 306 : 전극
201, 301 : 기판 202 : 투명전극
304 : 반사경
본 발명은 반도체 레이저 소자에 관한 것으로, 특히, 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자에 관한 것이다.
실리콘(Si) 반도체의 공정 기술은 현재 50 nm 선폭을 구현할 만큼 정밀하며, 이는 집적도와 속도를 향상시키는 원동력이 되고 있다. 또한 대형 웨이퍼 가공 기술을 바탕으로 고집적도 칩을 낮은 비용으로 생산하는 기술을 갖추고 있다. 이러한 고 집적, 고속, 저가의 장점을 가지는 실리콘 공정 기술을 이용하여 광소자를 만들려는 시도가 최근 일어나고 있다.
실리콘 포토닉스(photonics)는 기본 구성 요소를 광원(light source), 도파로(waveguide devices), 변조기(modulator), 광 검출기(photo-detector), 저가 조립 공정(low-cost assembly), 지능화(intelligence)로 구분하여 개발을 진행하고 있다.
현재 도파로는 실리콘(Si) 도파로를 채택하고, 테이퍼 팁(taper tip) 구조를 적용하여 광 섬유의 수동 정렬과 함께 저가 조립 공정 확보를 시도하고 있고, 변조기는 마하젠더 타입으로 대역폭 1 GHz 이상의 성능을 시연하였으며, 광 검출기는 SiGe 검출기를 사용하는 방안을 시험하고 있고 모델링을 통해 10 Gbps 정도까지 가능한 소자를 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다.
따라서 실리콘 포토닉스에 사용될 여러 광학 요소의 제조에 있어 가장 문제가 되는 것은 광원이라고 할 수 있다. 실리콘은 기본적으로 인다이렉트(indirect) 밴드갭을 가지고 있어서 빛을 거의 내지 않는다. 이러한 실리콘의 구조적 문제점을 피해가기 위해서 다공성 실리콘(porous silicon) 및 Er이 첨가된(doped) 나노 결정 실리콘 등이 광원으로 시도되고 있다.
다공성 실리콘 경우, 스폰지 구조에 기인한 높은 반응성 때문에 발광 소자의 재현성과 신뢰성에 치명적 결함을 가지고 있다. 최근에 많이 연구되는 방법인 Er이 첨가된 나노 결정 실리콘의 경우 실리콘에 비해 많은 향상을 이루었음에도 불구하고 그 광 변환 효율이 화합물 반도체에 비해 현저하게(수십배 - 수백배 이상) 낮다.
한편, 실리콘 광원의 하나로 최근 라만 실리콘 레이저가 있다. 이 형태의 레이저는 외부에서 큰 출력의 펌핑 레이저를 실리콘 도파로에 넣어 줘야 하는데, 이런 경우 실리콘 포토닉스를 사용해서 얻는 이득은 별로 없다. 이는 대부분의 소자 가격이 펌핑용 LD(laser diode)에 의해 결정될 것이기 때문이다. 그리고 이러한 방법은 외부에 별도의 LD 칩을 집적화 해야 하므로 역시 패키징 비용 또한 증가 시킬 것이다.
그러므로 실리콘 도파로를 만드는 대신 1310 nm와 1550 nm FP(Fabry-Perot) LD나 VCSEL(Vertical- Cavity Surface-Emitting Laser)을 직접 실리콘 기판 위에 플립칩 본딩(Flip-chip bonding) 시키는 방법이 더 간단하다. 이러한 화합물 반도체 광원을 사용하여 광 펌핑하는 방법은 최근 GaN LED를 펌핑용 광원으로 사용하는 방법에서도 발견되는데, 이는 마찬가지로 실리콘 반도체에 III-V 광원 칩을 본딩하는 방법에 비해 광 통신 소자 제조에 있어 큰 장점을 가지지 못한다. 소자 패키징 방법의 발달에 따라 이러한 이종 물질로 이루어진 소자들을 붙이는 것은 큰 문제가 되지 않으나, 이를 실제 실리콘 칩에 결합하여 지능화 하지 않는 이유는 그 비용과 확장성 때문이다.
결국 실리콘 자체에서 전기 펌핑하여 빛이 나오는 광 소자를 만들지 않는 이상, 채널 수의 증가에 따라 일일이 별도의 칩을 부착해야 하므로 실리콘 반도체 공정의 대량 생산 기술에서 오는 장점을 충분히 살리기 힘들어지며 가격도 올라가게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무기 EL 물질을 사용하여 실리콘 기판(또는 유리 기판)에 제작이 가능하고 전기 펌핑이 가능한 장파장 광원을 제공하는 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 특징에 따르면, 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자를 제공한다. 이 발광 레이저 소자는 제1 기판 위에 제1 유전체 층이 위치하고, 상기 유전체층 위에 찰코지나이드 소재에 Er(에르븀)을 첨가한 능동 매질이 위치하며, 상기 능동 매질 위에 제2 유전체층이 위치하고, 상기 제1 및 제2 유전체층에 자기장이 발생될 수 있도록 제1 및 제2 전극을 대향하여 형성하되, 상기 능동 매질 코어와 제1 및 제2 유전층은 도파로 구조를 이루도록 하 고 상기 도파로의 양단에 반사경을 형성하여 공진기를 형성한다.
상기 제1 기판이 실리콘 기판인 경우 상기 제1 전극은 상기 실리콘 기판 하부에 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 유전체층 위에 형성된다. 그리고 제1 기판이 유리 기판인 경우, 상기 제1 전극은 투명 전극으로 상기 유리 기판과 상기 제1 유전체층 사이에 위치하고, 상기 제2 전극은 상기 제2 유전체층 위에 형성된다.
상기 찰코지나이드 소재는 ZnS 또는 ZnSe이다. 상기 반사경은 격자 구조를 이용한 분산 브라그 반사경이거나, 고 반사율 다층 박막일 수 있다. 상기 제1 및 제2 유전체층은 상기 능동 매질을 밀폐하도록 서로 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자의 모식적 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 레이저 소자는 실리콘 기판(101) 상에 유전체층(102)이 적층되고, 유전체층(102) 내에 레이저 능동 매질(103)이 형성되며, 실리콘 기판(101)과 유전체층(102)에 각각 전극(104,105)이 형성된다. 여기서, 유전체층(102)와 능동 매질(103)은 전체적으로 도파로 구조를 이루며, 이때 능동 매질(103)은 도파로 구조에서 코어(core)에 해당된다.
실리콘 기판(101)은 n 또는 p 도핑 되어 있는 경우, 통전이 잘되기 때문에 전극(104)와 전극(105)에 교류 전원을 인가할 경우 전기장이 유전체층(102) 사이에 걸리게 한다.
유전체층(102)는 SiO2와 같은 절연체를 사용할 수 있다. SiO2는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 이나 FHD(Flame Hydrolysis Deposition)과 같은 방법으로 증착이 가능하며 실리카 광소자의 클래딩을 만드는 소재이기도 하다. 이렇게 실리카 광소자와 같은 방식으로 만들게 되면 같은 공정을 사용하여 광원과 기 타 수동 광소자를 집적할 수 있는 장점이 있다.
능동 매질(103)은 ZnS나 ZnSe와 같은 전계 발광형 찰코지나이드 소재에 희토류 원소 중의 하나인 Er을 함께 얇은 박막 형태로 증착하고 열처리하여 다결정 박막을 형성함으로써 만들어진다. Er 첨가된 ZnS는 교류 전기장을 각 전극(104, 105)에 인가했을 때 1550 nm에서 좁은 선폭의 스펙트럼을 나타낸다. 이러한 능동매질(303)은 광 도파로 구조를 띠고 있는데 이것은 기존의 반도체 레이저 제작할 때 사용하는 기법을 사용하여 여러 가지로 구현할 수 있다. ZnS 층이나 ZnSe 층이 일단 증착되면 광리소그라피 기법을 사용하여 도파로 패턴을 만들고 옆을 유전체로 채워 넣어 광 도파로 구조를 형성할 수 있다.
따라서 제1 실시 예에 따른 발광 레이저 소자의 레이저 능동 매질(103)은 기존의 실리카나 폴리머 소재에 Er을 첨가하여 만든 광 증폭 매질과 같은 효과를 가진다. 이는 기존의 실리카나 폴리머 소재가 레이저 밀도 반전을 이루기 위해 외부 펌핑용 레이저 다이오드를 필요로 한데 반해서, Er 첨가된 무기 EL(Electro Luminescence)(즉, Zns)은 전극에 교류를 인가해주어 발광하는 전기 펌핑 구조이기 때문이다.
따라서, 두 전극(104, 105)에 교류 전원을 인가하면, 인가된 교류 전원에 의해 유전체층(102)에는 전기장이 형성되고, 전기장은 교류 전원의 극성에 따라 변화한다. 이때 변화하는 전기장은 레이저 능동 매질(103) 즉, ZnS나 ZnSe 내의 전자를 가속하여 에너지를 공급함으로써 1550 nm에서 발광이 일어나게 한다.
결국, 전술한 바와 같이 본 발명은 전기 펌핑이 가능한 1550nm 레이저 광원을 제공한다.
이하, 도 2를 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 레이저 소자를 설명한다. 도 2은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자의 모식적 단면도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 레이저 소자는 실리콘 기판(101)에 발광레이저 소자를 구현한 것에 반해, 유리 기판에 발광 레이저 소자를 구현한 경우이다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 레이저 소자는, 유리 기판(201)상에 투명 전극(202)를 증착하고, 투명 전극(202) 상에 유전체층(203)을 적층하며, 유전체층(203) 내에 레이저 능동 매질(204)을 형성하고, 투명 전극(202)에 대향하도록 유전체층(203)에 전극(205)을 형성하여, 유전체층(203)과 능동 매질(204)은 전체적으로 도파로 구조를 이루며, 이때 능동 매질(204)은 도파로에서 코어에 해당된다.
여기서 레이저 능동 매질(204)은 제1 실시 예와 마찬가지로, ZnS나 ZnSe와 같은 전계 발광형 찰코지나이드 소재에 희토류 원소 중의 하나인 Er을 함께 얇은 박막 형태로 증착하고 열처리하여 다결정 박막을 형성함으로써 만들어진다.
따라서 레이저 능동 매질(204)은 기존의 실리카나 폴리머 소재에 Er을 첨가하여 만든 광 증폭 매질과 같은 효과를 가진다.
그리고 유전체층(203)는 SiO2와 같은 절연체를 사용할 수 있다.
투명 전극(202)은 유리 기판(201)이 부도체이기 때문에 유리 기판(201) 상에 증착되어 있다.
따라서, 투명 전극(202)와 전극(205)에 교류를 인가하면, 전기장은 유전체층(203) 사이에 걸리게 되며, 이때 변화하는 전기장에 의해 레이저 능동 매질(103) 즉, ZnS나 ZnSe 내의 전자가 가속되어 1550 nm에서 발광이 일어나게 된다.
이하, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 발광 레이저 소자를 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광레이저 소자의 모식적 사시도이다.
본 발명은 본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예와 같이 유전체층(102, 203)과 능동 매질(103, 303)로 도파로를 형성하고, 전극(104와 105, 202와 205)을 형성하는 것을 설명하였다.
이와 더불어 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 도파로의 양단부 즉, 도파로의 양단부에 접한 유전체층의 횡단면에 반사경(304)을 형성하여 레이저 공진기 형성한다. 이 반사경(304)은 기존 반도체 레이저에서 사용된 것과 같이 에칭된 면을 그냥 사용하던지, 다층 박막 코팅을 하여 반사율을 높임으로써 광 손실을 줄이면 임계 전류 값을 줄일 수 있다. 또한 이러한 형태 이외에도 분산 브라그 반사경(DBR: Distributed Bragg Reflector) 레이저와 같이 격자무늬를 표면에 새기거나 도파로 구조에 포함으로써 구현이 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명은 전기 펌핑형 장파장 광원으로 유리기판이나 실리콘 기판에 집적이 가능하기 때문에 기존에 개발된 실리카 광도파로나 필터 같은 수동형 광 소자와 함께 사용하여 광 집적회로를 구성하는데 사용할 수 있으며 Si 전자소자와 함께 지능형 광 소자를 구현할 수 있게 해 준다.

Claims (7)

  1. 제1 기판 위에 제1 유전체 층이 위치하고, 상기 유전체층 위에 찰코지나이드 소재에 Er(에르븀)을 첨가한 능동 매질 코어가 위치하며, 상기 능동 매질 코어 위에 제2 유전체층이 위치하고, 상기 능동 매질 코어와 제1 및 제2 유전체층에 전자기장이 발생될 수 있도록 제1 및 제2 전극을 대향하여 형성하되, 상기 능동 매질 코어와 제1 및 제2 유전층은 도파로 구조를 이루도록 하고 상기 도파로의 양단에 반사경을 형성하여 공진기를 형성하는 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 실리콘 기판이며, 이때 상기 제1 전극은 상기 실리콘 기판 하부에 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 유전체층 위에 형성되는 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은 유리 기판이며, 이때 상기 제1 전극은 투명 전극으로 상기 유리 기판과 상기 제1 유전체층 사이에 위치하고, 상기 제2 전극은 상기 제2 유전체층 위에 형성되는 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
  4. 제2항에 또는 제3항 있어서,
    상기 찰코지나이드 소재는 ZnS 또는 ZnSe인 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사경은 격자 구조를 이용한 분산 브라그 반사경인 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 반사경은 고 반사율 다층 박막인 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유전체층은 상기 능동 매질을 밀폐하도록 서로 일체화되어 있는 희토류 원소가 첨가된 무기 전계 발광 레이저 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9231131B2 (en) 2014-01-07 2016-01-05 International Business Machines Corporation Integrated photodetector waveguide structure with alignment tolerance
US11163120B2 (en) * 2018-11-16 2021-11-02 Ayar Labs, Inc. Fiber attach enabled wafer level fanout

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62291193A (ja) 1986-06-11 1987-12-17 Fujitsu Ltd 化合物半導体素子
US6160824A (en) 1998-11-02 2000-12-12 Maxios Laser Corporation Laser-pumped compound waveguide lasers and amplifiers
KR20030073374A (ko) * 2002-03-11 2003-09-19 주식회사 럭스퍼트 상부 펌핑방식의 광소자
KR20050116364A (ko) * 2003-01-22 2005-12-12 그룹 Iv 세미콘덕터 아이엔씨. 도프트 반도체 나노결정층, 도프트 반도체 분말 및 이러한층 또는 분말을 이용한 광소자

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05291619A (ja) * 1992-04-13 1993-11-05 Toshiba Corp 半導体素子
JP3856504B2 (ja) * 1996-02-21 2006-12-13 独立行政法人理化学研究所 紫外領域エレクトロルミネッセンス素子、レーザ発光素子及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62291193A (ja) 1986-06-11 1987-12-17 Fujitsu Ltd 化合物半導体素子
US6160824A (en) 1998-11-02 2000-12-12 Maxios Laser Corporation Laser-pumped compound waveguide lasers and amplifiers
KR20030073374A (ko) * 2002-03-11 2003-09-19 주식회사 럭스퍼트 상부 펌핑방식의 광소자
KR20050116364A (ko) * 2003-01-22 2005-12-12 그룹 Iv 세미콘덕터 아이엔씨. 도프트 반도체 나노결정층, 도프트 반도체 분말 및 이러한층 또는 분말을 이용한 광소자

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