KR100882331B1

KR100882331B1 - 양자우물의 전기장 조절 구조 및 이를 이용한 광소자

Info

Publication number: KR100882331B1
Application number: KR20060134979A
Authority: KR
Inventors: 류상완
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2009-02-11
Also published as: KR20080060638A

Abstract

본 발명은 기판 상부에 장벽층과 양자우물층이 교대로 형성되는 양자 우물 구조의 전기장 조절 구조에 있어서, 각 장벽층들 내부에는 소정 두께로 n형 또는 p형 도핑영역들이 구비되고, 상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역은 적어도 하나의 양자우물층이 내부에 포함되는 구조로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조를 제공한다.

양자우물, 장벽층, 도핑

Description

양자우물의 전기장 조절 구조 및 이를 이용한 광소자{Structure For Controlling Electric Field in Quantum Wells And Optical Device Using The Same}

도 1은 종래 기술에 의해 압전효과가 나타나는 양자 우물의 에너지 밴드 구조이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양자우물의 전기장 조절 원리를 설명하기 위한 에너지 밴드 구조이다.

도 3은 도 2의 양자우물 전기장 조절 구조에 의해 압전 전계를 소거한 후, 양자 우물의 밴드 다이어드램과 속박된 전자와 정공의 파동함수를 나타낸 개념도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 의하여 다수개의 양자우물층을 포함하는 다중양자우물 구조에 전기장 조절구조가 적용된 개념도들이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 양자우물의 전기장 조절 원리를 설명하기 위한 에너지 밴드 구조이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 양자 우물의 전기장 조절구조를 도시한 도면이다.

도 8은 압전 전계가 존재하지 않는 양자우물 내부에 전계를 형성하여, 양자 우물의 에너지 밴드 그래프를 변화시킬 수 있음을 도시하기 위한 밴드 다이어그램이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 양자우물의 전기장 조절 구조를 가지는 광소자 중 일구현예인 LED를 간략히 나타낸 단면도이다.

본 발명은 양자우물의 전기장 조절 구조 및 이를 이용한 광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양자우물의 밴드 모양을 변화시켜 흡수 또는 재결합 특성을 변화시키는 기술에 관한 것이다.

LED, LD등 대부분의 발광소자는 p-i-n 형태로 도핑이 된 다이오드 구조를 가지고 있다. 이 때 도핑이 되지 않은 i 영역은 순방향 전압에서 캐리어(carrier)가 주입되고 빛을 만들어 내는 활성층 역할을 한다. 활성층으로는 주로 양자 우물이 사용된다.

양자우물이란 서로 다른 반도체층 사이에 상기 반도체층의 에너지 밴드갭보다 작은 에너지 밴드갭을 가지는 얇은 반도체층을 삽입하여 형성되는 구조로써 전자 또는 정공이 에너지 장벽에 갇혀 이차원적으로 움직이는 특성을 나타낸다. 이 때 양자우물층은 작은 에너지 밴드갭을 갖는 얇은 층을 의미하며, 장벽층은 양자우 물층 보다 밴드갭이 크며 양자우물을 둘러싸고 있는 층을 의미한다. 결과적으로 장벽층에 의하여 양자우물층 내의 전자와 정공은 양자우물 내로 속박이 되게 된다. 양자우물 구조를 갖는 경우 활성층 내의 전자와 정공이 양자우물 내에서 재결합하여 발광을 하므로 양자우물이 활성층의 광학적 특성을 결정하게 된다.

한편, 활성층으로 InGaN/GaN계 양자우물을 사용하는 광소자의 경우, 양자우물 내에 압전 전계(piezoelectric field)가 생기는 현상이 알려져 있다. InGaN은 스트레인을 받으면 GaN와의 경계면에 압전 전하(piezoelectric charge)층을 형성하게 되고, 이로 인해 압전전계가 양자우물 내부에 발생하게 된다. 이러한 현상은 (0001) 사파이어 기판 위에 성장된 InGaN이 성장방향에 대해 반전대칭성이 없기 때문에 생기는 것으로, 이를 해결하기 위해 결정방향이 달라 압전전계가 발생하지 않는 기판을 사용하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 기판의 결정방향이 달라지면 결정성장이 잘 되지 않으며, 성장된 결정특성이 매우 저하되므로 아직 좋은 특성의 양자우물을 제작하지 못 하고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 양자 우물 구조에서 압전 전계에 의해 양자우물의 에너지 밴드 구조가 밴딩되는 현상을 도시하고 있다. 압전전계 현상이 나타나는 예로서 InGaN을 양자우물로, GaN를 장벽층으로 사용하는 구조를 고려하자. 도 1을 참조하면, 압전전계에 의해 양자우물의 에너지 밴드 구조가 기울어져 있다. 즉, 양자 우물의 계면에 압전전하들이 유도되고 이들에 의해 압전전계가 발생하면, 에너지 밴드는 도 1 에서 처럼 밴딩되고, 이는 전자와 정공의 파동함수를 공간적으로 분리하여 발광효율을 감소시키게 된다.

따라서, 양자 우물의 에너지 밴드 모양을 변화시켜 InGaN/GaN계 양자우물의 발광효율을 증가시킬 필요성이 대두되고 있다.

또한, 도핑을 통해 양자우물 내부의 전기장을 조절하여 양자우물의 에너지 밴드 다이어그램을 변경하는 기술은 아직 거의 연구된 바가 없는 바, 광소자에 적용하기 위하여 양자 우물의 전기장을 소거, 생성 하는 기술은 다양한 적용이 기대된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 양자 우물의 내부 전기장을 조절 할 수 있는 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압전효과가 나타나는 양자우물의 발광효율을 증가시킬 수 있고, 고효율의 광소자를 제작하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 양자우물의 에너지 밴드 모양의 변화가 흡수특성을 변화시켜, 광검출기, 광변조기 등의 광소자에 응용이 가능하도록 하는 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 기판 상부에 형성되는 양자 우물 구조의 전기장 조절 구조에 있어서, 양자우물을 둘러싼 각 장벽층들 내부에는 소정 두께로 n형 또는 p형 도핑영역들이 구비되고, 상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역이 형성되는 영역은 양자우물의 압전전계와 반대되는 방향으로 전기장을 형성하도록 하는 구조를 제공한다.

바람직하게는, n형 도핑영역은 각 양자우물층의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되고, p형 도핑영역은 양자우물 구조의 압전전하 중 양의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성된다.

바람직하게는, n형 도핑영역과 p형 도핑영역은 상기 양자 우물 구조의 최외곽 장벽층들에 각각 구비된다.

본 발명의 제2 측면은 기판 상부에 장벽층과 양자우물층이 교대로 형성되는 양자 우물 구조의 전기장 조절 구조에 있어서, 상기 각 장벽층들 내부에는 소정 두께로 적어도 하나의 n형 도핑영역이 구비되는 양자 우물의 전기장 조절 구조를 제공한다. 이 경우 상기 n형 도핑영역은 양자우물의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층에 형성된다.

본 발명의 제3 측면은 양자 우물의 전기장 조절 구조를 포함하는 양자 우물을 활성층; 및 상기 활성층에 전류 또는 전기장을 인가하기 위한 전극들을 구비하는 광소자를 제공한다. '광소자' 라 함은 발광소자, 수동소자 등 특별히 한정되지 않고 예를 들어, LED, LD등 양자우물 구조가 적용가능한 모든 소자를 포함하는 개 념으로 이해되어야 한다.

바람직하게는, 본 발명은 양자 우물은 압전 전계 효과가 발생되는 물질로 이루어진 경우 특히 유용하다. 예를 들어, GaN 계열에 In 또는 Al이 함유된 구조 등은 압전 전계를 발생시키는 것으로 알려져 있으므로 본 발명은 이와 같은 구조에 적용할 때 더욱 효과적이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

(제1 실시예)

도 2를 참조하면, 양자우물의 전기장 조절구조(10)는 양자우물층(20a)의 양쪽에 장벽층(30b,30c)이 구비되어 있고, 양자우물의 내부전기장을 조절하기 위해서는 양자우물층(20a)과 접한 장벽층(30b,30c)의 일부 영역에 n형과 p형을 각각 도핑하는 도핑영역(20b, 20c)이 구비된다. GaN계 물질의 경우를 예로 들면, 일반적인 성장모드인 Ga-polarity 성장의 경우 성장방향의 반대쪽으로 압전 전계가 발생한 다. 이는 양자우물의 아래쪽 계면에 음의 전하가 유도되고, 위쪽 계면에 양의 전하가 유도되는 것을 의미한다.

압전 전하를 상쇄시키기 위하여 본 실시예에서는 양자우물층(20a)의 아래쪽 장벽층(30b)에 n-형 도핑을 하고, 위쪽 장벽층(30c)에 p-형 도핑을 하는 구조를 사용한다. 도핑에 의해 생성된 운반자(전자, 정공)는 양자우물층(20a)에 포획되어 상호 재결합을 통해 사라지게 되고, 도너 이온과 억셉터 이온만이 n 도핑영역(20b)과 p 도핑영역(20c)에 남아있게 된다. 바람직하게는, 압전효과에 의한 계면 전하와 도핑에 의한 전하의 2차원 전하 밀도가 같게 하여 양자우물 내의 전계를 완전히 상쇄시킨다.

도 3은 도 2의 양자우물 전기장 조절 구조에 의해 압전 전계를 소거한 후, 양자 우물의 밴드 다이어드램과 속박된 전자와 정공의 파동함수를 나타낸 개념도이다. 이와 같이 밴드 구조를 변형하면 양자우물의 발광효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 전류 주입에 따른 발광파장의 변화도 감소시킬 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의하여 다수개의 양자우물층을 포함하는 다중양자우물 구조에 적용된 전기장 조절구조의 개념도들이다.

도 4는 양자우물층(5b)과 장벽층(4,5a,6)이 교대로 형성되는 양자 우물 구조에서, 장벽층(4,5a,6) 내부에 소정 두께로 n형과 p형 도핑영역(6a, 6b)이 구비된다. n형 도핑영역(6a)과 상기 p형 도핑영역(6b)은 양자우물층 내의 압전전하를 상쇄하는 쪽으로 배치된다. 결과적으로 도핑층의 이온에 의해 각 양자우물층(5b) 내 의 압전전하 모두를 상쇄시킨다. 즉, n형 도핑영역(6a)은 각 장벽층에 대해 양자우물층(5b)의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면들과 접한 영역에 형성되고, p형 도핑영역은 각 장벽층에 대해 양자우물 구조의 압전전하 중 양의 전하가 유도되는 경계면과 접한 영역에 형성된다.

도 5를 참조하면, 양자우물층(5b)과 장벽층(5a)이 교대로 형성되는 양자 우물 구조에서, n형 도핑영역(6a)과 p형 도핑영역(6b)은 최외곽 장벽층(4,6)에 각각 구비된다. 이 경우는 전체 활성층에 일정한 크기의 전기장이 생성되는데, 양자우물 내부에서는 반대방향의 압전 전계와 상쇄되어 전체 전기장의 크기는 대략 0이 된다. 대신 장벽층에서는 도핑에 의한 전기장만이 존재하므로, 장벽층에서는 밴드가 기울어지게 되지만 이는 발광효율에는 영향을 주지 않는다.

(제2 실시예)

도핑에 의한 전기장 조절구조에서 도핑층의 두께는 압전전계의 크기 및 도핑농도에 의해 결정된다. 일반적으로 GaN계 물질에서는 n-형 도핑은 충분히 큰 도핑농도를 얻을 수 있으나, p-형 도핑농도는 상대적으로 낮은 값을 갖는다. 이 경우 제1 실시예의 양자우물 전기장 조절 구조는 실제 적용하는데 있어서 낮은 p-형 도핑농도로 인해 변조도핑층의 두께가 지나치게 두꺼워질 수 있다. 이 경우, 실제로 적용하기가 어려울 정도로 활성층 두께가 지나치게 클 수 있고, 또한 p-형 도핑 영역이 완전히 depletion 되지 않아 원하는 밴드 구조가 얻어지지 않을 수 있다. 이 러한 문제를 해결하기 위하여 제2 실시예를 이용하는 것이 효과적일 경우가 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 양자 우물의 전기장 조절을 위한 에너지 밴드 구조이다. 바람직하게는 이 구조는 상대적으로 높은 도핑이 가능한 n-형으로 양자우물 근처에 변조도핑을 한다.

도 6을 참조하면, 양자우물의 전기장 조절구조(100)는 양자우물층(120a)의 양쪽에 장벽층(130b,130c)이 구비되어 있고, 양자우물의 내부전기장을 조절하기 위해서는 양자우물의 한쪽 끝단과 접한 장벽층에 n형 도핑 영역(120b)이 형성된다. n 형 도핑 영역의 위치는 압전현상을 통해 음의 전하가 유도된 계면에 접한 장벽층 영역으로 한다. 변조 도핑이 된 장벽층 영역에서는 양의 도너 이온이 생겨나게 되고, 이 전하는 계면의 음의 전하에 의한 전기장을 상쇄시킨다.

한편 도너에서 방출된 전자는 양자우물에 포획되게 되고, 그 결과 양자우물 위쪽 계면에 존재하는 양의 전하를 스크리닝하게 된다. 결과적으로 양자우물 내부에는 모든 전기장이 상쇄되게 되며, 제1 실시예에서 도시된 바와 같은 양자우물 구조를 갖게 되어, 제2 실시예에 의해서도 압전 전계 효과를 상쇄하는 효과가 발생될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의하여 다수개의 양자우물층을 포함하는 다중양자우물 구조에 전기장 조절구조가 적용된 개념도들이다.

도 7을 참조하면, 양자우물층(5b)과 장벽층(4,5a,6)이 교대로 형성되는 양자 우물 구조에서, 통상적인 Ga-polarity 성장의 경우 n-형 도핑영역은 양자우물의 아 래쪽 계면과 접한 장벽층의 영역에 일정 두께로 형성된다.

한편, 본 발명을 바람직하게 적용하기 위해서는 압전 전계를 상쇄할 만큼의 도너 또는 억셉터 도핑을 해야 한다. 이러한 목적에 적합한 도너 또는 억셉터 도핑의 농도를 계산하기 위하여 아래 계산을 수행한다. 도너 혹은 억셉터 도핑에 의하여 발생된 전기장(E)과 도핑농도의 관계식은 수학식 1에 나타난 바와 같이 1차원 포아송 방정식으로 주어진다. 여기서, e는 전자의 전하량, n은 도핑농도, ε은 물질의 유전율이며, x는 성장방향으로의 거리를 의미한다.

(1)

이 식을 이용하면 변조 도핑된 영역을 지나면서 발생하는 전기장의 크기(ΔE)를 수학식2로 구할 수 있다.

(2)

여기서 σ=nd로 2차원 전하 밀도를 의미한다.

보고된 바에 따르면 InGaN 양자우물의 압전 전계는 인듐 조성에 따라 달라지지만, 인듐 조성이 15-20%인 경우에 대해 대략 1-2 MV/cm 정도로 알려져 있다. (Reference: Y. D. Jho 외, Appl. Phys. Lett., Vol. 79, No. 8, pp. 1130-1132, 2001) 물론 LED의 발광파장과 인듐 조성에 따라 압전전계는 달라지므로, 여기서 보여주는 최적의 도핑농도 및 두께는 본 발명을 적용하는 한 가지 예로 이해해야 할 것이다. 식 (2)를 이용하면 1-2 MV/cm 정도의 전기장은 변조 도핑된 불순물의 2차원 농도가 5-10×10¹² cm^-2 정도면 상쇄할 수 있는 값이다. 2차원 도핑농도는 도핑농도와 두께의 곱으로 주어지므로 원하는 2차원 도핑농도를 얻기 위해서는 도핑농도에 따라 두께를 달리해야 한다. 한편, GaN계 물질에서 얻을 수 있는 최대 도핑농도가 n-형에서는 1×10¹⁹ cm^-3, p-형 에서는 5×10¹⁷ cm^-3 고 가정하고, 이를 수학식 2에 대입하여 계산하면 n-형에서는 5-10 nm, p-형에서는 100-200 nm 두께의 변조 도핑 영역이 바람직한 조건임을 확인할 수 있다.

한편, 이상에서는 압전 전계가 있는 경우 양자우물의 내부 전기장을 변경 또는 소거하는 방식으로 전기장을 조절하는 구조에 대해 예를 들어 설명하였지만, 압전효과가 없는 양자우물 구조에서 내부전기장이 필요한 경우에도 이와 같은 구조를 적용할 수 있다.

도 8은 압전 전계가 존재하지 않는 양자우물 내부에 전계를 형성하여, 양자우물의 에너지 밴드 그래프를 변화시킬 수 있음을 도시하기 위한 밴드 다이어그램이다. 도 8에서와 같이, 양자우물 구조의 장벽층들에 각각 n-형 및/또는 p-형으로 변조도핑을 함으로써, 양자 우물 내부의 전계를 용이하게 변경할 수 있다.

도 9는 상술한 바와 같은 양자우물의 전기장 조절 구조를 적용가능한 광소자 중 일구현예로서 LED(Light Emitting Diode)를 간략히 나타낸 단면도이다.

도 9를 참조하면, 기판(1) 상에 버퍼층(2)이 적층되고 버퍼층(2)의 상면에는 제1화합물 반도체층(3)이 형성된다. 제1화합물 반도체층(3)은 n형 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 이루어지고 제1화합물층(3)의 단차 부분에는 n형 전극(8)이 위치한다. 제1화합물 반도체층(3)의 상면에는 다수의 장벽층 및 양자우물층이 순서대로 증착된 활성층(4)이 형성되고 활성층(4)의 상면에는 p형 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 이루어지는 제2화합물 반도체층(7)이 적층된다. 제2 화합물 반도체층(7)의 상면에는 p형 전극(9)이 형성된다. 본 발명의 전기장 조절 구조를 적용하기 위해서는, 활성층 내 양자우물층의 압전전하를 상쇄시킬 수 있도록 장벽층의 적당한 영역에 n-형 및/또는 p-형 도핑을 하여야 한다. n-형 및/또는 p-형 도핑층의 두께 및 위치는 앞서 설명한 제1 실시예와 제2 실시예에 따라 결정하면 된다.

이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

본 발명에 의하면, 도핑에 의해 양자 우물의 내부 전기장을 조절가능한 효과가 있고, 특히 압전전계가 존재하는 InGaN 양자우물에서는 내부전기장을 소거할 수 있다. 그 결과 양자우물의 에너지 밴드 모양을 변화시켜 양자우물의 흡수 및 재결합 특성을 변화시킬 수 있다.

Claims

삭제
기판 상부에 장벽층들과 양자우물층들이 교대로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조에 있어서,

상기 기판 상부에 형성된 장벽층들 중 적어도 2개의 장벽층들 각각의 내부에는 소정 두께로 n형 및 p형 도핑영역이 구비되고,

상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역 사이에 적어도 하나의 양자우물층이 포함되는 구조로 형성되며,

상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역에 의해 형성되는 전계는 상기 양자 우물의 압전전계와 반대되는 방향으로 형성되도록 상기 n형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되고, 상기 p형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 양의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
기판 상부에 장벽층들과 양자우물층들이 교대로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조에 있어서,

상기 기판 상부에 형성된 장벽층들 중 적어도 2개의 장벽층들 각각의 내부에는 소정 두께로 n형 및 p형 도핑영역이 구비되고,

상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역 사이에 적어도 하나의 양자우물층이 포함되는 구조로 형성되며,

상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역에 의해 형성되는 전계는 상기 양자 우물의 압전전계와 반대되는 방향으로 형성되도록 상기 n형 도핑영역과 p형 도핑영역은 상기 양자 우물의 최외곽 장벽층들에 각각 구비되는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
기판 상부에 장벽층과 양자우물층이 교대로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조에 있어서,

상기 각 장벽층들 내부에는 소정 두께로 적어도 하나의 n형 도핑영역이 구비되며,

상기 n형 도핑영역은 양자 우물의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층에 형성되고,

상기 n형 도핑영역에 의해 상기 양자 우물의 압전 전계가 소거될 수 있도록 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제4 항에 있어서, 상기 n형 도핑영역은 기판을 기준으로 홀수번째 장벽층들 모두에 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제4 항에 있어서

상기 n형 도핑영역의 두께는 1 내지 50 nm 인 것을 특징으로 하는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제4 항에 있어서

상기 양자 우물은 압전 전계 효과가 발생되는 물질로 이루어진 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 의한 양자 우물의 전기장 조절 구조를 포함하는 양자 우물을 포함하는 활성층; 및

상기 활성층에 전류 또는 전기장을 인가하기 위한 전극들을 구비하는 광소자.
기판 상부에 장벽층들과 양자우물층들이 교대로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조에 있어서,

상기 기판 상부에 형성된 장벽층들 중 적어도 하나의 장벽층 내부에는 소정 두께로 n형 및 p형 도핑영역이 구비되고,

상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역 사이에 적어도 하나의 양자우물층이 포함되는 구조로 형성되며,

상기 n형 도핑영역과 상기 p형 도핑영역에 의해 상기 양자 우물의 전계가 조절되도록 상기 n형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되고, 상기 p형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 양의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제2 항에 있어서,

상기 n형 도핑영역의 두께는 1 내지 50 nm, 상기 p형 도핑영역의 두께는 10 내지 500 nm 인 것을 특징으로 하는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제2 항에 있어서,

상기 양자 우물은 압전 전계 효과가 발생되는 물질로 이루어진 양자 우물의 전기장 조절 구조.
제2 항, 제3 항, 제10 항 또는 제11 항 중 어느 한 항에 의한 양자 우물의 전기장 조절 구조를 포함하는 양자 우물을 포함하는 활성층; 및

상기 활성층에 전류 또는 전기장을 인가하기 위한 전극들을 구비하는 광소자.
기판 상부에 장벽층들과 양자우물층들이 교대로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조에 있어서,

상기 기판 상부에 형성된 장벽층들 중 적어도 2개의 장벽층들 각각의 내부에는 소정 두께로 n형 또는 p형 도핑영역이 구비되고,

상기 n형 또는 p형 도핑영역들 사이에 적어도 하나의 양자우물층이 포함되는 구조로 형성되며,

상기 n형 또는 p형 도핑영역에 의해 형성되는 전계는 상기 양자 우물의 압전전계와 반대되는 방향으로 형성되도록 상기 n형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되거나, 상기 p형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 양의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되는 것을 특징으로 하는 양자 우물의 전기장 조절 구조.
기판 상부에 장벽층들과 양자우물층들이 교대로 형성되는 양자 우물의 전기장 조절 구조에 있어서,

상기 기판 상부에 형성된 장벽층들 중 적어도 하나의 장벽층 내부에는 소정 두께로 n형 또는 p형 도핑영역이 구비되고,

상기 n형 또는 p형 도핑영역들 사이에 적어도 하나의 양자우물층이 포함되는 구조로 형성되며,

상기 n형 또는 p형 도핑영역에 의해 상기 양자 우물의 전계가 조절되도록 상기 n형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 음의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되거나, 상기 p형 도핑영역은 상기 양자 우물의 압전전하 중 양의 전하가 유도되는 경계면과 접한 장벽층들에 형성되는 것을 특징으로 하는 양자 우물의 전기장 조절 구조.