KR102117081B1 - 고효율 산화형 vcsel 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피크 파장 860nm의 레이저를 방출하는 고효율의 산화형 수직 공진 표면 방출 레이저 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고효율 산화형 VCSEL 및 그 제조 방법{High-Efficiency Oxidized VCSEL and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피크 파장 860nm의 레이저를 방출하는 고효율의 산화형 수직 공진 표면 방출 레이저 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 수직공진표면방출레이저(VCSEL)는 기존 측면방출레이저에 비해 효율이 낮지만 상-하부에 전극이 적용되어 보다 레이저 광 파형과 응용 유용성이 높아 많은 응용 분야와 기존 발광다이오드 영역에서 사용까지 가능한 높은 시장성을 가진다.
도 1에서 예시된 바와 같이, 이러한 VCSEL 제작의 특징으로는 국소적 방출 영역을 위한 트랜치(trench)와 공진 레이저 특성 방출을 위한 전류창(current window) 와 상·하부 반사막 사용 등이 언급될 수 있다.
트랜치의 경우, 건식 에칭(dry etching) 기술로 진행되고 공진 레이저 특성은 산화 공정(oxidation process)을 통해서 부여된다.
또한, 상·하부 반사막의 경우, 에피텍셜(epitaxial) 공정을 통해 활성층의 상·하부에 적용되며, 일반적으로 DBR(distributed Bragg reflector) 구조가 사용된다. 800~1000nm의 광을 방출하는 VCSEL의 경우, 일반적으로 AlxGa1 - xAs/AlyGa1 - yAs, 0.8<x<1, 0<y<0.2이 구성된 적층 구조가 사용된다.
공진 레이저 특성을 위해 전류창(current window(oxide aperture))과 상·하 부 DBR이 필수적으로 사용되는데, 문제는 이 두 곳에서 사용되는 물질이 동종 물질로서 전류창(current window)형성을 위한 산화 과정에서 상부 p-DBR 최상부가 함께 산화(oxdiation)될 수 있다는 것이다. 산화(Oxidation) 공정은 H2O 증기를 주입하여 전류창(current window)로 사용되는 Al0 . 98Ga0 . 02As 층의 Al을 고온의 수증기로 반응시켜 AlxOy 층을 제작하는 공정인데, AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs로 이루어진 상·하부 DBR들이 Al을 함유하고 있어서 일정 부분 함께 산화되는 것이다.
도 2a는 산화(oxidation) 진행시 발생되는 DBR 파손 형태의 SEM 이미지를 보여주고 있으며, DBR 파손된 샘플에 p-metal 적용시 추후 전극 벗겨짐(peeling) 이나 전류 불균일 주입(효율 감소) 등이 발생하게 된다.
도 2b는 전류창(current window) 형상을 보이고 있으며, 검정 띠 형태는 트렌치(trench(파임)) 영역이고 중간 영역은 광을 방출하는 기둥 영역으로, 보다 밝은 부분이 산화(oxidation)된 부분이다. 정 중앙의 어두운 원형 부분이 광을 직접적으로 방출하는 광 방출 영역으로 VCSEL 에서는 aperture diameter로 표기되기도 한다.
또한, 이러한 방식들은 상부 DBR의 테두리를 따라서 위치하는 상부 전극에서 방출된 전류가 중심부의 전류창을 균일하게 통과하지 못해 효율이 저하되는 문제가 있다.
KR 10-2018-0015630 공개(WO 2016/198282 호)에서는 850nm의 피크파장을 가지는 산화형 VCSEL을 개시하면서, 이를 개선하기 위해서 상부 DBR의 내부에 다수의 산화층을 다양하게 형성하는 방법을 개시한다. 이는 제조 과정은 일차적으로 상부 DBR 반사도의 불균일성을 초래하며, 또한 수 개의 current window 생성을 위한 oxidation 재 처리 등의 공정상의 복잡한 문제를 야기한다.
한편, 상부 전극에서 방출된 전류가 중심부의 전류창을 균일하게 통과하기 위한 방안으로, 상부 DBR에 투명한 ITO층을 전체적으로 형성하여, 링형태의 전극에서 방출된 전류가 ITO를 통해 중심부로 균일하게 공급되도록 하는 방안이 있으나, 이 경우, 고가의 투명 전극을 요구하며, ITO의 형성과정에서 수율의 급격한 저하를 피하기 어렵다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 산화형 VCSEL의 제조 과정에서 상부 DBR의 손상을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 VCSEL의 상부 전극에서 광 방출 영역으로 안정적인 전기 흐름과 확산을 유도하여 산화형 VCSEL을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 산화형 VCSEL에서 산화과정에서 상부 DBR의 손상을 방지하고, 상부 전극에서 광 방출 영역으로 안정적인 전기 흐름과 확산을 유도하면서, 동시에 산화형 VSCEL에서 방출되는 광원에 투명한 고전도성 배리어 층을 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 산화형 VCSEL에서 상부 DBR을 커버하여 산화과정에서 상부 DBR의 손상을 방지하고, 상부 전극에서 광 방출 영역으로 안정적인 전기 흐름과 확산을 유도하면서, 동시에 산화형 VCSEL에서 방출되는 광원에 투명한 고전도성 배리어에서, VCSEL의 현저한 효율 상승을 제공하는 두께를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는
상부 전극과 상부 분산 브레그 반사기 사이에 860±10nm의 피크 파장(이하, '860 nm 피크파장'이라 함)을 가지는 레이저 광을 투과시키는 전도성 전류 확산층을 가지는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL)를 제공한다.
본 발명에 있어서, 레이저는 FHWM 반치폭이 5 nm 미만인 파장을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명에 있어서, 상기 전류 확산층은 VCSEL의 산화 과정에서 상부 DBR층을 커버하여 산화과정의 손상을 방지할 수 있도록, 비산화성 장벽(barrier) 층인 것이 바람직하다.
발명의 실시에 있어서, 상기 전류 확산층은 수증기에 의한 산화를 막을 수 있도록 Al 성분을 포함하지 않는 Al free 층일 수 있으며, 보다 바람직하게는 적층시 산화형 VCSEL의 효율을 높일 수 있도록 860 nn의 피크파장을 가지는 레이저에 대해 상대적으로 고투명성을 가지는 전도성 GaP층일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 GaP층은 전도성의 개선을 위해 금속 또는 비금속 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 금속 도펀트의 예로는 마그네슘(Mg), 징크(Zn)가 있으며, 상기 비금속 도펀트는 카본(c)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전류 확산층은 활성층으로 공급되는 전류가 충분히 확산될 수 있도록 1㎛ 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 상기 두께가 적으면 전류의 확산이 충분하지 못해, 전류 확산 층의 도입에 따른 산화형 VCSEL의 효율 향상이 미미하다. 본 발명에 있어서, 상기 전류 확산층의 두께는 포화에 의해서 두께의 증가에 따른 효율향상 효과가 없는 두께(포화두께)까지 증가되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시에 있어서, 10 ㎛ 직경의 전류창 (current window)을 가질 경우, 포화 두께는 3㎛ 일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL)은 하부 전극, 기판, 하부 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector), 활성층, 상부 분산 브래그 반사기, 상부 전극, 및 산화층을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 VCSEL의 활성층은 850±10nm의 피크파장(이하, 850 nm 피크파장)을 가지는 광을 방출할 수 있는 활성층이다. 발명의 일 실시에 있어서, 상기 활성층은 GaAs 양자 우물과 AlGaAs 양자 장벽층을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 분산 브래그 반사기와 하부 분산 브래그 반사기는 활성층에서 발광된 광이 공진되도록 각각 아래 위로 반사하기 위해서 사용된다.
본 발명에 있어서, 상부 및 하부 DBR은 활성층에서 발광된 광과 상대편 반사기에서 반사된 광을 반사시킬 수 있도록, 고굴절층과 저굴절층으로 이루어진 한쌍의 반사층을 반복 적층된 DBR일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 하부 DBR은 활성층과 상부 DBR에서 반사된 광을 실질적으로 완전히 반사시킬 수 있도록, 30쌍 이상, 바람직하게는 40쌍의 n-DBR이 사용될 수 있으며, 상부 DBR은 빛의 방출 가능성을 높이기 위해서, 하부 DBR에 비해 5~10쌍 적은 쌍을 가질 수 있으며, 바람직하게는 20~25쌍으로 이루어진 p-DBR일 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 상부 분산 브래그 반사기와 하부 분산 브래그 반사기는 고굴절율을 가지는 AlxGa1 - xAs층, 0.8<x<1과 저굴절율을 가지는 AlyGa1-yAs 층, 0<y<0.2이 교대로 반복 적층된 구조를 가지는 분산 브래그 반사기(DBR)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산화층은 산화성 물질로 이루어지며, 공진을 위해서 산화된 영역과 비산화된 영역이 공존하는 층을 의미할 수 있다. 상기 산화층은 고온의 수증기에 의해서 쉽게 산화될 수 있도록, AlzGa1 - zAs, 0.95<z≤1일 수 있다. 상기 산화층은 외곽에서부터 중심부로 산화가 이루어지면서, 링 형태의 산화층과 내부 중심원의 형태의 전류창으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 산화층에서 전류창을 이루는 중심원의 지름은 레이저를 발광할 수 있을 정도로 좁아야 하며, 바람직하게는 10 ㎛이하일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산화층은 활성층의 상부에 위치할 수 있으며, 바람직하게는 활성층에 영향을 주지 않도록 상부 p-DBR 내부, 바람직하게는 p-DBR을 이루는 층간에 위치할 수 있다. 보다 바람직하게는 상부 p-BDR의 하단, 예를 들어, 상부 DBR에서 하단 제1쌍과 제2쌍 사이에 위치할 수 있으며, 30~100 nm의 두께로 적용될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 산화형 VCSEL은 10~40 mA의 전류에서 작동될 수 있으며, 바람직하게는 25~35 mA의 범위, 가장 바람직하게는 30~35mA 에서 작동할 수 있다. 전류가 10 mA 이하일 경우에는 레이저가 발생되지 않으며, 전류가 40 mA를 넘을 경우에는 발열의 영향으로 860 피크 파장의 레이저가 발생되지 않게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 전극은 방출되는 광을 차폐하지 않도록 링 형태로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 Au/Pt/Ti로 이루어진 다층 전극일 수 있다. 일 실시에 있어서, 상기 전극은 약 2마이크로미터 내외일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산화형 VCSEL은 방출되는 광의 반사를 방지할 수 있도록 반사 방지층을 더 포함할 수 있다. 상기 반사 방지층은 전류 확산층을 커버하면서 전류확산층과 상부 전극 사이에 위치할 수 있다. 또한, 상기 반사 방지층은 상부 전극과 반사방지층의 상부를 커버하면서 산화형 VCSEL의 최상부에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 반사 방지층은 SiN 또는 SiO으로 이루어질 수 있으며, 약 100~500nm 두께로 성장 적용될 수 있다. 바람직하게는 150~400nm 이며, 더 바람직하게는 200~300nm 이다.
본 발명은 일 측면에서, 860 nm의 피크 파장을 가지는 산화형 VCSEL에서 상부 전극과 상부 DBR 사이에 1 ㎛ 이상의 두께를 가지는 GaP층을 형성하는 것을 특징으로 하는 산화형 VCSEL 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의해서, 산화 과정에서 상부 DBR을 보호하고, 전류 흐름을 개선할 수 있으며, 860nm VCSEL의 광을 투과시킬 수 있는 새로운 배리어 겸 전류 확산층이 제공되었다.
본 발명에 따른 GaP 배리어층을 가지는 산화형 VSCEL은 oxidation aperture를 가지는 860nm VCSEL 의 전극 보호와 전류 흐름을 개선하여, 최대 40% 의 광 효율 개선을 얻었으며, 적용된 고 전도성 물질과 VCSEL 의 oxidation aperture 간의 효율 최적화 범위를 확인할 수 있었다.
도 1은 종래 산화형 VCSEL의 절개형 단면을 보여주는 도면이다.
도 2는 (a)는 산화(oxidation) 진행시 발생되는 DBR 파손 형태의 SEM 이미지를 보여주는 도면이며, (b)는 current window 형상을 보이고 있으며, 검정 띠 형태는 트렌치(trench(파임)) 영역이고 중간 영역은 광을 방출하는 기둥 영역으로, 보다 밝은 부분이 oxidation 된 부분이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a)산화형 VCSEL의 층 구조를 보여주는 분리형 단면도와 (b)활성층에서 방출되는 광과 공진된 레이저의 광의 분포(역 peak 는 cavity peak)를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 산화형 VCSEL의 활성층의 파장과 공진 피크의 파장을 보여주는 도면이다.
도 5는 (a) 비교예 1- No GaP VCSEL, (b) 실시예 1um thick GaP VCSEL, (c )실시예 2-3um thick GaP VCSEL, (d) 실시예 3- 6um thick GaP VCSEL, 20mA의 emission intensity 그래프이다.
도 6은 GaP 층이 없는 VCSEL 과 다양한 두께의 GaP barrier 이 적용된 860nm VCSEL 의 측면 SEM 이미지와 전류 주입 경로 및 광 방출 모식도를 보여준다.
도 7은 본 발명에서 0 mA ~ 50 mA 인가 전류에 따른 비교예 1(Conventional) 및 실시예 1~3, 두께 1, 3, 6um VCSEL 들에 대한 I-V 곡선 (a) and I-L (b) 곡선이다.
도 8은 GaP층과 AlGaAs층의 전류-전압 특성으로 보여주는 그래프이다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명을 예시하기 위한 것이다.
실시예 1~3
도 3은 MOCVD 시스템에 의해 제작된 고 전도성 GaP barrier 층이 적용된 860 nm 피크파장의 레이저를 방출하는 VCSEL 층 구조를 보여준다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고전도성 GaP 배리어층이 적용된 860 nm 피크파장을 가지는 산화형 VSCEL(100)은 기판(120)의 상부 방향으로 레이저 광을 방사하는 산화형 VCSEL(100)이다. 기판(120)은 n-형 GaAs 기판이다. 기판(120)의 하부 측 상에, 하부 전극(110)이 제공된다.
기판(110)의 상부 측 상에, 고굴절율 AlGaAs층과 저굴절율 AlGaAs층이 한 쌍들이 반복적으로 적층되는 하부 n-DBR(130)이 제공된다. Al0 . 85Ga0. 15As층과 Al0 .15Ga0.85As 층이 40회 반복 적층된다.
상기 하부 DBR(130) 위에 활성 층(140)이 제공된다. 활성 층(140)은 광 생성을 위한 양자 우물 구조체를 포함한다. 활성층(140)은 850nm 중심 파장을 방출하는 GaAs/AlGaAs 활성층(QW)이다.
상기 활성층(140) 위에 산화층(180)을 포함하는 상부 p-DBR(150)이 제공된다. 산화층(180)은 산화 과정에서 활성층의 손상을 피하기 위해서, p-DBR(150)을 이루는 쌍들의 층간에 삽입되어, 활성층(140)과의 직접적인 접촉을 피할 수 있다. 산화층(140)은 20쌍 중에서 한 쌍 또는 두 쌍의 상부 DBR 위에 적층되고, 상기 산화층(180) 위에 상부 DBR의 나머지 쌍들이 적층된다.
이에 따라, 상부 DBR(150)은 산화층(180)의 하부에 위치하는 제1 상부 DBR(151)과 산화층(180)의 상부에 위치하는 제2 상부 DBR(142)로 구성된다.
상부 p-DBR(150)은 하부 DBR과 동일하게 고굴절율 AlGaAs층과 저굴절율 AlGaAs층이 한 쌍들이 반복적으로 적층되며, Al0 . 85Ga0. 15As층과 Al0 . 15Ga0 . 85As 층으로 이루어진 20쌍으로 이루어진다.
산화층(180)은 약 30nm 두께의 Al0 . 98Ga0 . 02As로 이루어진 중심부의 원형 전류창(current window(oxidation aperture))(181)과 이들이 수증기로 산화된 주변부의 산화링(182)로 이루어진다. DBR 반사률은 거의 98% 상에서 stop-band 형태를 우수한 특성을 나타내었다.
상기 상부 p-DBR(140) 위에 GaP(160)층이 MOCVD 방식으로 성장되었다. 성장 두께는, 도 4에서 도시된 바와 같이, 약 1 um(실시예 1), 3um(실시예 2), 및 6um(실시예 3)로 각각 성장되었다. 상기 상부 GaP(160) 위는 링 형태로 상부 전극(170)이 형성되었다. 활성층(140)의 피크 파장은 약 850nm 이었으며, DBR 반사로 부터 cavity(공진) peak 는 약 860nm 이었다.
비교예 1
상기 실시예 1~3에서, 상기 상부 p-DBR(140) 위에 GaP(160)층이 없이, 링 형태로 상부 전극(170)이 형성되었다.
시험
GaP층이 없는 VCSEL(비교예 1)과 1um, 3um, 6um 두께의 GaP barrier 가 적용된 VCSEL(실시예 1, 2, 3)에 20mA 전류를 인가하고, emission intensity 측정하였다. 결과를 도 5에 도시하였다.
GaP 층이 적용되지 않은 일반적인 VCSEL 의 경우 약 0.45 intensity 보이고 있으며, 이러한 낮은 특성은 GaP barrier 적용 및 그 두께 증가에 따라 상당히 개선된 특성을 보이고 있음이 확인되었다. 1um 두께 GaP barrier 적용시 0.78 intensity 로 비적용된 VCSEL에 비해서 약 50% 증가하였다.
특히, 3um 두께 GaP barrier 적용시에는 강도가 0.94 로 약 90% 증가함을 보이고 있음이 확인되었다. 또한, 6um 두께의 GaP barrier 적용된 VCSEL의 경우에도, emission intensity는 0.94 로 약 90% 증가함을 보이고 있음이 확인되었다. 3um 이상의 GaP barrier 적용된 VCSEL 의 경우, 두께의 증가에 대해서 emission intensity 와 거의 동일한 특성을 보이며, 이는 두께에 따른 emission intensity 의 포화(saturation) 현상으로 current window의 10um diameter에 의해 제어된 것을 판단된다. 이러한 결과로부터 GaP barrier 적용이 860nm VCSEL 의 광 효율을 크게 증대할 수 있음이 확인되었으며, 이러한 GaP barrier 두께는 VCSEL 의 oxidation aperture diameter에 의에 최적화됨이 확인되었다.
도 6은 GaP 층이 없는 VCSEL 과 다양한 두께의 GaP barrier 이 적용된 860nm VCSEL 의 측면 SEM 이미지와 전류 주입 경로 및 광 방출 모식도를 보여준다.
도 6의 SEM 이미지로부터 GaP barrier 가 DBR 상부에 정상적으로 약 1um, 3um, 및 6um 두께로 정상적으로 성장되었음이 확인되었다. 이러한 GaP barrier 적용에 따른 VCSEL 구조의 전류 주입 경로와 광 방출 효과를 모식도로부터 확인할 수 있으며, GaP barrier가 없는 VCSEL 경우(비교예) 전류 인가시 전류 주입 경로가 current window 에 의해 제한된 oxidation 층의 가장자리에만 작게 light emission area 이 발생되며, 이에 따라 적은 광 방출 효과만이 확인되었다.
반면, GaP barrier 적용 및 두께 증가 시 전류 주입 경로가 지속적으로 증가하며, 이에 따라 light emission area 가 지속적으로 증가하고, 또한 광 방출 효과도 급격하게 증가함을 확인할 수 있었다.
GaP barrier 효과가 일정 두께에서 이미 current window에 의해 제한된 영역에서 light emitting area를 포화시켰을 경우 더 이상의 광 방출 효과를 기대할 수 없게 됨을 아래 그림 최 우측 전류 및 광 방출 모식도를 통해 이해할 수 있었다. 이러한 결과는 도 5의 emission intensity 결과를 뒷받침할 수 있다.
도 7은 본 발명에서 0mA~ 50mA 인가 전류에 따른 개발된 VCSEL 들에 대한 I-V 곡선 (a) and I-L (b) 곡선이다.
I-V 특성(a) 확인시, GaP barrier 적용 유무에 관계없이 모든 샘플의 I-V 특성은 동일하였으며, 이는 GaP 전도성이 VCSEL 물질들에 비해 상대적으로 높았기 때문이다. 반면 I-L 특성(b) 확인 시, GaP barrier 적용 및 두께 변화에 따른 광 효율 큰 특성 변화를 확인할 수 있었다.
비교예 1의 일반적인 VCSEL 의 광 효율은 약 33 mA에서 약 17 mW 확인되었으며, 이러한 광 효율은 실시예 1과 같이 1um 두께 GaP barrier 적용시, 약 22.5 mW 로 약 25% 증가하였으며, 실시예 2와 같이 3um 두께 GaP barrier 적용시 약 26mW 로 약 40% 증가되었으며, 실시예 3과 같이 6um 두께 GaP barrier 적용시에는 3 um 두께 GaP barrier 적용의 광 효율과 동등함이 확인 되었다.
결론적으로 약 10um diameter를 가지는 oxidation aperture를 가지는 860nm VCSEL 의 광 효율은 그 상부 p-DBR에 성장 적용된 고 전도성 GaP barrier 에 의해 크게 증대될 수 있었으며, 가장 높은 광 효율은 약 3um 두께로 최적화된 GaP barrier 에 의해 얻어 질수 있었다.
본 발명이 도면들 및 상기 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었을지라도, 이러한 도시 및 설명은 도시적이거나 예시적이며 제한적이지 않는 것으로 고려된다. 본 발명으로부터, 다른 수정들이 평균적 기술자들에게 분명해질 것이다. 이러한 수정들은 이미 본 분야에 공지되고 본 명세서에서 설명된 특징들 대신에 또는 그들에 더하여 이용될 수 있는 다른 특징들을 수반할 수 있다. 개시된 실시예들에 대한 변형들은 도면들, 본 발명 및 첨부된 청구항들의 학습으로부터, 당업자들에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구항들에서, 단어 "포함하는"은 다른 소자들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사의 기재는 복수의 소자들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 특정 조치들이 서로 상이한 종속 청구항들에서 인용된다는 사실은, 이들 조치들의 조합이 이롭게 하기 위해 이용될 수 없음을 나타내지 않는다. 청구항들에서의 임의의 참조 부호들은 그의 범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
100: 산화형 VCSEL
110: 하부전극
120: 기판
130: 하부 DBR
140: 활성층
150: 상부 DBR
160: GaP 층
170: 상부전극
180: 산화층

Claims (21)

  1. 하부 전극;
    상기 하부 전극 상부에 위치하는 기판;
    상기 기판 상부에 위치하는 하부 분산브래그 반사기;
    상기 하부 분산브래그 반사기 상부에 위치하는 활성층;
    상기 활성층의 상부에 위치하며, 링 형태의 외곽 산화층과 중심원 형태의 내부 전류창으로 이루어진 산화층을 포함하는 상부 분산 브래그 반사기;
    상기 분산 브래그 반사기 상부에 위치하고, 860 nm 피크 파장을 가지는 레이저를 투과시키고, 3~6 마이크로미터의 두께를 가지는 전도성 GaP 전류확산층; 및
    상기 전도성 GaP전류 확산층 상부의 둘레에 위치하는 상부 전극; 을 포함하는 850~870 nm 피크 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 GaP 전류 확산층은 비산화성 장벽(barrier) 층인 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  3. 제2항에 있어서, 상기 비산화성 장벽층은 Al free 층인 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 전도성 GaP 전류확산층은 금속 및/또는 비금속 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  7. 제6항에 있어서, 상기 도펀트는 Mg, Zn, 카본으로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 전도성 GaP 전류확산층은 포화 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 활성층은 850 nm의 피크파장을 가지는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  12. 제11항에 있어서, 상기 활성층은 GaAs 양자 우물과 AlGaAs 양자 장벽층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  13. 제11항에 있어서, 상부 및 하부 분산 브래그 반사기는 고굴절층과 저굴절층으로 이루어진 한쌍의 층이 반복적으로 적층된 분산 브래그 반사기인 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  14. 제13항에 있어서, 상부 및 하부 분산 브래그 반사기는 AlxGa1-xAs층, 0.8<x<1과 AlyGa1-yAs 층, 0<y<0.2층이 교대로 반복 적층된 구조를 가지는 분산 브래그 반사기(DBR)인 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서, 산화층에서 전류창의 지름은 10 ㎛이며, GaP의 두께는 3㎛인 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  17. 제11항에 있어서, 상기 산화층은 상부 p-DBR의 층간에 위치하는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  18. 제11항에 있어서, 상기 산화형 VCSEL은 10~40 mA의 전류에서 작동하는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  19. 제11항에 있어서, 상기 상부 전극은 링 형태의 전극인 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  20. 제11항에 있어서, 상기 산화형 VCSEL은 전류 확산층 위쪽에 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화형 수직 공진 표면 방사 레이저(VCSEL).
  21. 삭제
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