KR20040098798A - 양자점 구조를 활성층으로 이용하는 고휘도 발광소자 및그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고휘도 발광소자의 활성층으로 양자점 구조를 이용하여 LED의 넓은 파장 대역폭 특성과 레이저 다이오드의 높은 광출력 특성을 동시에 만족시키는 고휘도 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기판, 방출되는 광을 구속하기 위하여 기판 위에 형성된 제 1 클래딩층, 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 제 1 클래딩층 위에 형성된 제 1 초격자층, 사전설정된 파장을 갖는 광을 방출하기 위하여 제 1 초격자층 위에 형성된 양자점 구조의 활성층, 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 활성층 위에 형성된 제 2 초격자층, 활성층으로부터 방출되는 광을 구속하기 위하여 제 2 초격자층 위에 형성된 제 2 클래딩층 및 옴 접촉(ohmic contact)을 조절하기 위하여 제 2 클래딩층 위에 형성된 오믹층을 포함하는 고휘도 발광소자 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

양자점 구조를 활성층으로 이용하는 고휘도 발광소자 및 그 제조 방법{SUPERLUMINESCENT DIODE USING ACTIVE LAYER OF QUANTUM DOTS STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 특히 양자점 구조를 활성층으로 이용하는 고휘도 발광소자(SLD : superluminescent diode) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 발광소자는 상호 접합(junction)된 p형 반도체와 n형 반도체에 전류를 주입시킴으로써, 에너지 밴드(energy band)의 전도대(conduction band)에 존재하는 n형 반도체의 전자와 가전자대(valence band)에 존재하는 p형 반도체의 정공이 재결합하면서 에너지 갭(energy gap)에 해당하는 에너지를 광(optic)의 형태로 방출시키는 소자이다. 이러한 반도체 발광소자로서 LED(Light Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 등을 대표적인 예로 들을 수 있다.

LED는 에너지 밴드갭이 큰 반도체 물질 사이에 형성되는 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 박막층인 활성층(active layer)내에서 자발방출(spontaneous emission)된 광을 이용하는 소자로서, 넓은 파장 대역폭과 수 ㎽급의 낮은 광출력 특성을 갖는다. 이와 같은 LED가 높은 광출력을 만족시킨다면, LED는 고휘도 발광소자로서의 역할을 수행할 수 있다. 일반적으로, LED의 광출력은 활성층에 인가되는 전류의 세기에 따라 증가하지만, 활성층에 인가된 전류의 극히 일부분만이 광에너지로 변환되고, 그 나머지는 활성층내에 열에너지로 축적된다. 따라서, LED의 활성층내에 축적되는 열에너지 때문에, 높은 광출력을 발생시키기 어려운 문제점이 있다.

레이저 다이오드는 활성층내에서 유도방출(stimulated emission)된 광을 이용하는 소자이다. 광의 가간섭성(coherence)을 증가시키는 발진(oscillation)이 발생하면, 활성층에서 방출되는 모든 광은 동일한 방향과 위상을 가지면서 증폭되기 때문에 LED에 비하여 매우 높은 광출력을 얻는다. 그러나, 발진과 동시에 레이저 다이오드의 공진기(resonator)에 의한 공진 모드로부터 특정 파장의 광만이 선택적으로 발진되기 때문에, LED에 비하여 매우 좁은 파장 대역폭 특성을 갖는다. 이와 같은 레이저 다이오드가 넓은 파장 대역폭을 만족시킨다면, 레이저 다이오드는 고휘도 발광소자로서의 역할을 수행할 수 있다.

상술한 LED와 레이저 다이오드의 특성을 고려할 때, 고휘도 발광소자는 LED의 넓은 파장 대역폭 특성과 레이저 다이오드의 높은 광출력 특성을 동시에 만족시키는 반도체 발광소자라고 할 수 있다.

일반적으로, 반도체 발광소자의 활성층으로는 GaAs, AlGaAs 등의 반도체 물질로부터 형성된 양자우물(quantum well) 구조가 이용된다. 양자우물 구조의 활성층에서는 전도대의 전자와 가전자대의 정공이 양자우물에 갇히게 된다. 그 결과, 양자우물내 캐리어(carrier)의 상태 밀도(density of states)가 높아짐으로써 전자와 정공의 발광 재결합 효율이 효과적으로 증가한다. 또한, 양자우물의 굴절률은 양자우물을 둘러싼 바깥쪽 반도체 물질의 굴절률보다 크기 때문에, 양자우물에서 발생된 광자(photon)들도 양자우물 근처에 공간적으로 갇히는 효과가 발생한다. 레이저 다이오드의 활성층에 이용되는 다층 양자우물 구조는 캐리어와 광자를 동시에 광 도파로(optical waveguide)의 중심부에 구속시킴으로써, 레이저 다이오드의 문턱전류(threshole current)를 수십 배정도 줄일 수 있으며, 레이저 다이오드를 상온 연속 동작시킬 수 있는 온도 안정성이 향상된다.

도 1(a) 및 도 1(b)를 참조하여 종래의 고휘도 발광소자에 이용되는 활성층에 대하여 설명한다. 상술한 레이저 다이오드는 충분한 광이득(optical gain)을 얻기 위하여 다층 양자우물 구조의 활성층을 이용하는데, 각각의 양자우물은 가능한한 동일한 두께와 조성을 갖도록 조절된다. 그러나, 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 고휘도 발광소자의 활성층으로는 각각의 양자우물이 서로 다른 두께와 조성을 갖는 CQW(chirped quantum well) 구조를 이용한다. 따라서, CQW 구조를 이용하면 각각의 양자우물내에 형성되는 전자와 정공의 에너지 레벨이 동일하지 않기 때문에, 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 전자와 정공의 에너지 레벨 차이인 E_e1-h1, E_e2-h2, E_e3-h3에 해당하는 서로 다른 파장()의 광이 각각 방출됨으로써 파장 대역폭을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

고휘도 발광소자의 전극(electrode)은 반도체 물질의 양쪽 벽개면(plane of cleavage)을 평행하게 클리빙(cleaving)함으로써 형성되는 공진기의 중심축에 대해서 소정의 각도만큼 기울어지도록 구현된다. 예를 들면, 1.5㎛ 파장의 광을 발생시키는 고휘도 발광소자의 전극은 공진기의 중심축에 대해서 약 7°정도 기울어져 있다. 고휘도 발광소자의 클리빙된 벽개면은 반도체 물질과 공기간의 굴절률 차이에 의해서 일정한 반사율을 갖는 미러(mirror)의 역할을 하며, GaAs, AlGaAs 등의 반도체 물질의 경우 약 30%의 반사율을 갖는다. 따라서, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 공진기의 중심축에 대해서 소정의 각도만큼 기울어진 테이퍼(taper) 형태의 전극(1)을 이용함으로써, 활성층을 통과하면서 충분한 광이득을 얻은 광이 공진기의 양쪽 미러(2,3)로부터 반사되는 것을 억제시킨다. 도 2(a)에서는 테이퍼 형태의 전극(1)을 도시하였지만, 직선 형태, 직선과 곡선의 결합 형태 등 다양한 형태의 전극이 공진 모드를 억제하기 위하여 사용될 수 있다. 만일, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 공진기의 양쪽 미러(5,6)에 대해서 수직인 직선 형태의 전극(4)을 이용하면, 광이득을 얻은 광이 양쪽 미러(5,6)에 의해 반사되는 패브리-페롯(Fabry-Perot) 모드가 발생함으로써 고휘도 발광소자가 아닌 레이저 다이오드로서 동작한다.

비록, 전극을 양쪽 미러에 대해서 수직으로 구현한 고휘도 발광소자를 제조할 수도 있지만, 미러에 의한 반사를 억제하기 위하여 양쪽 미러 또는 최소한 한쪽미러에 약 10^-5정도의 반사율을 갖는 AR(anti-reflecting) 코팅을 수행해야 한다. 그러나, 이러한 수준의 AR 코팅 과정은 대단히 정밀하고 엄격한 공정이기 때문에, 고휘도 발광소자 기술의 재현성, 대량 생산성, 가격 경쟁면 등에서 단점을 갖고 있다.

또한, CQW 구조를 활성층으로 이용한 고휘도 발광소자 중에서 보고된 가장 높은 광출력과 넓은 파장 대역폭은 각각 0.95W와 60㎚이다. 파장 대역폭만을 증가시키기 위하여 양자우물 무질서(quantum well intermixing) 기법 또는 InGaAsP 기반의 양자우물과 InGaAs 기반의 양자우물을 이용한 2 종류의 양자우물 구조를 활성층으로 이용한 고휘도 발광소자에서 약 200㎚의 파장 대역폭을 나타냈으나, 1㎽ 이하의 매우 낮은 광출력을 갖는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LED의 넓은 파장 대역폭과 레이저 다이오드의 높은 광출력을 동시에 만족시키는 고휘도 발광소자 및 그 제조 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1(a)는 종래의 고휘도 발광소자의 활성층으로 이용되는 양자우물 구조의 에너지 밴드를 설명하기 위한 도면.

도 1(b)는 도 1(a)에 도시한 양자우물 구조에서 전자와 정공의 재결합에 의해서 방출되는 광의 파장 분포를 설명하기 위한 도면.

도 2(a)는 고휘도 발광소자의 전극을 설명하기 위한 도면.

도 2(b)는 레이저 다이오드의 전극을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 개략적인 에피 구조를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 양자점 구조를 원자력 현미경(Atomic Force Microscope)으로 측정한 영상을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 광출력 특성을 나타낸 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 파장 대역폭 특성을 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : n+형 기판

22 : n형 클래딩층

23, 25 : 제 1 및 제 2 초격자층

24 : 양자점 구조의 활성층

26 : p형 클래딩층

27 : p+형 오믹층

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 고휘도 발광소자로서, 기판, 방출되는 광을 구속하기 위하여 기판 위에 형성된 제 1 클래딩층, 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 제 1 클래딩층 위에 형성된 제 1 초격자층, 사전설정된 파장을 갖는 광을 방출하기 위하여 제 1 초격자층 위에 형성된 양자점 구조의활성층, 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 활성층 위에 형성된 제 2 초격자층, 활성층으로부터 방출되는 광을 구속하기 위하여 제 2 초격자층 위에 형성된 제 2 클래딩층 및 옴 접촉(ohmic contact)을 조절하기 위하여 제 2 클래딩층 위에 형성된 오믹층을 포함하는 고휘도 발광소자가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 고휘도 발광소자 제조 방법으로서, 기판을 마련하는 단계, 방출되는 광을 구속하도록 기판 위에 제 1 클래딩층을 형성하는 단계, 제 1 클래딩층 위에 양자점들의 배열을 제어하는 제 1 초격자층을 형성하는 단계, 제 1 초격자층 위에 사전설정된 파장을 갖는 광을 방출하는 양자점 구조의 활성층을 형성하는 단계, 활성층 위에 양자점들의 배열을 제어하는 제 2 초격자층을 형성하는 단계, 활성층으로부터 방출되는 광을 구속하도록 제 2 초격자층 위에 제 2 클래딩층을 형성하는 단계 및 제 2 클래딩층 위에 옴 접촉(ohmic contact)을 조절하는 오믹층을 형성하는 단계를 포함하는 고휘도 발광소자 제조 방법이 제공된다.

이하에서는, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 개략적인 에피 구조(20)를 나타낸다. 고휘도 발광소자는 n+형 기판(substrate)(21), n형 클래딩층(cladding layer)(22), 제 1 초격자층(superlattice layer)(23), 양자점 구조의 활성층(24), 제 2 초격자층(25), p형 클래딩층(26), p+형 오믹층(ohmic layer)(27)을 성장시키는 MBE(molecular beam epitaxy) 등의 반도체 성장 기법으로부터 제조된다.

먼저, n+형 기판(21)으로는 300~350㎛ 두께로 성장시킨 GaAs 계열의 화합물 반도체가 주로 사용되며, Si을 3 ×10¹⁸/㎤의 농도로 도핑한 Al_0.3Ga_0.7As 계열의 화합물 반도체를 n+형 기판(21) 위에 1.5㎛ 두께로 성장시킴으로써 n형 클래딩층(22)이 형성된다. n형 클래딩층(22)은 후술되는 p형 클래딩층(26)과 함께 양자점 구조의 활성층(24)으로부터 방출되는 광을 구속시키는 역할을 한다.

n형 클래딩층(22) 위에 서로 다른 격자상수(lattice constant)를 갖는 화합물 반도체인 Al_0.3Ga_0.7As와 GaAs를 각각 2㎚ 두께로 20회 교번하여 성장시킴으로써 제 1 초격자층(23)이 형성된다. 서로 다른 격자상수를 갖는 Al_0.3Ga_0.7As 계열과 GaAs 계열 반도체 물질들의 조성, 두께, 적층 주기 등을 변화시키면 초격자층의 내부 변형(internal strain)에 의한 초격자층의 에너지 밴드갭을 조절할 수 있기 때문에, 후술되는 양자점들(quantum dots)의 배열을 제어할 수 있다. 양자점 구조의 활성층(24) 위에 상술한 바와 동일한 공정으로 제 2 초격자층(25)이 형성되기 때문에, 이하에서 제 2 초격자층(25)에 대한 설명은 생략한다.

양자점 구조의 활성층(24)을 형성하기 위하여, 제 1 초격자층(23) 위에 GaAs 계열과 In_0.5Ga_0.5As 계열의 화합물 반도체를 3회 교번하여 성장시킨다. GaAs는 MBE 기법에 의해서 40㎚ 두께의 장벽층(24a~24d)으로 성장되며, In_0.5Ga_0.5As는 ALE(atomic layer epitaxy) 기법에 의해서 양자점(24e~24f)으로 형성된다. 여기서, In_0.5Ga_0.5As 양자점(24e~24f)은 각각 1ML(약 0.6㎚) 두께와 서로 다른 격자상수를 갖는 InAs 계열과 GaAs 계열의 화합물 반도체를 5회 교번하여 성장시킴으로써 형성된다. 즉, 5회 교번하여 성장된 InAs와 GaAs의 격자부정합이 크기 때문에, 상호 변형에 따른 자발형성(self assemble) 메커니즘으로부터 In_0.5Ga_0.5As 양자점(24e~24f)이 형성된다. 이러한 양자점(24e~24f)의 크기 및 밀도는 양자점 구조의 활성층(24)을 형성하는 반도체 물질들의 조성, 두께, 적층 주기 등을 조절함으로써 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 InAs와 GaAs를 5회 교번하여 성장하였지만, 그 적층 주기는 3회, 7회 등으로 변형될 수도 있다. 또한, 약 510℃의 온도하에서 양자점 구조의 활성층이 형성되었으며, 이는 통상적인 MBE 기법에 의해서 GaAs 또는 AlGaAs를 성장시키는 온도보다 낮은 온도이다.

상술한 공정으로부터 형성된 양자점의 실시예를 원자력 현미경(atomic force microscope)으로 측정한 영상을 도 4에서 나타낸다. 도 4에 도시한 양자점의 밀도는 약 1.4 ×10¹⁰/㎤이다. 또한, 본 명세서에 도시하지는 않았지만, 투과 전자 현미경(transmission electron microscope)으로 측정한 양자점의 평균 길이는 45㎚, 평균 높이는 7㎚이다.

다시 도 3을 참조하면, 제 2 초격자층(25) 위에 Zn을 3 ×10¹⁸/㎤의 농도로 도핑한 Al_0.3Ga_0.7As 계열의 화합물 반도체를 1.5㎛ 두께로 성장시킴으로써 p형 클래딩층(26)이 형성된다. p형 클래딩층(26)의 위에 Zn을 1 ×10¹⁹/㎤의 농도로 도핑한GaAs 계열의 화합물 반도체를 200㎚ 두께로 성장시킴으로써 후술되는 전극과의 옴 접촉(ohmic contact)을 조절할 수 있는 p+형 오믹층(27)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고휘도 발광소자를 나타낸다. 고휘도 발광소자의 제 1 및 제 2 미러(30,40)는 도 3에 도시한 에피 구조(20)를 갖는 고휘도 발광소자의 양쪽 벽개면으로부터 형성된다. 또한, 도 3에 도시한 p+형 오믹층(27) 위에 절연층(60)의 역할을 하는 SiO₂를 소정의 두께로 도포시킨 후, 2㎜의 길이, 100㎛의 폭 및 3°테이퍼 각도를 갖도록 에칭(etching)하고, Ti, Pt, Au 등의 금속을 소정의 두께로 도포시킴으로써 고휘도 발광소자의 전극(50)이 형성된다. 이러한 테이퍼형 전극(50)은 제 1 및 제 2 미러(30,40)로부터 형성되는 공진기의 중심축에 대해서 약 7°기울어져 있다.

p+형 오믹층(27)과 n+형 기판(21)(도 3 참조)에 각각 (+), (-) 전압을 인가시키면, p+형 오믹층(27)을 통해 주입되는 정공과 n+형 기판(21)을 통해 주입되는 전자는 활성층내(24)의 양자점(24e~24f)(도 3 참조) 주변으로 이동한다. 활성층(24)내의 양자점(24e~24f) 주변으로 이동한 전자와 정공은 상호 재결합하여 특정 파장의 광을 방출시킨다. 이때, 활성층(24)내의 양자점(24e~24f)의 크기가 동일하지 않기 때문에, CQW 구조처럼 각각의 양자점 주변의 전자와 정공은 서로 다른 에너지 레벨을 갖는다. 따라서, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 전자와 정공의 에너지 레벨 차이에 해당하는 서로 다른 파장의 광이 각각 방출됨으로써 파장 대역폭을 증가시키는 효과를 얻는다.

한편, 테이퍼형 전극(50)과 SiO₂절연층(60)에 의해서, 상술한 양자점 구조로부터 방출된 광은 테이퍼형 전극(50) 아래에 위치하는 활성층을 통과하면서 광이득을 얻으며, 그 이외의 지역에 위치하는 활성층에서는 광이득을 얻을 수 없다. 특히, 제 1 미러(30)로부터 반사되어 제 2 미러(40)로 진행하는 광은 테이퍼형 전극(50)의 꼭지점이 위치하는 지점을 통과한 이후에는 광이득을 얻을 수 없어 소멸된다. 즉, 제 1 및 제 2 미러(30,40)에 의해서 공진기가 형성되었지만, 제 2 미러(40)에 도달하는 광이 존재하지 않기 때문에 공진 모드가 발생하지 않는 효과를 얻는다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 광출력 특성을 나타낸 그래프이다. 고휘도 발광소자의 광출력 특성을 측정하기 위하여, 디이아이(DEI)사의 펄스형 레이저 다이오드 구동기(pulsed laser diode driver)(모델명 : LDX-100)를 사용하여 5℃에서 고휘도 발광소자에 전류를 구동시키고, 고휘도 발광소자로부터 출력되는 광출력은 뉴포트(Newport)사의 다기능 광학 측정기(multi-function optical meter)(모델명 : 1825-C)를 사용하여 측정하며, 고휘도 발광소자의 측정 온도는 뉴포트사의 온도 제어기(모델명 : 1358)로 조절한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 고휘도 발광소자를 8A의 전류로 구동시켰을 때, 최대 0.9W의 광출력을 얻었다. 이는, 종래의 CQW 구조를 활성층으로 이용한 고휘도 발광소자 중에서 보고된 가장 높은 광출력인 0.95W와 비슷한 수준임을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 발광소자의 파장 대역폭 특성을 나타낸 그래프이다. 고휘도 발광소자에 8A의 구동전류를 인가하였을 때, 고휘도 발광소자에서 방출되는 1㎛ 파장의 전ㆍ후에서 약 93㎚의 파장 대역폭을 얻는다. 이는, 종래의 CQW 구조를 활성층으로 이용한 고휘도 발광소자 중에서 보고된 가장 넓은 파장 대역폭인 60㎚보다 넓은 파장 대역폭임을 나타낸다.

비록, 전술한 바와 같이, 약 200㎚의 파장 대역폭을 나타내는 고휘도 발광소자가 존재하지만 1㎽ 이하의 매우 낮은 광출력을 고려할 때, 본 발명에 따른 양자점 구조를 활성층으로 이용하는 고휘도 발광소자는 우수한 광출력과 파장 대역폭을 제공한다.

본 발명은 양자점 구조를 활성층으로 이용하는 고휘도 발광소자를 제공함으로써, LED의 넓은 파장 대역폭과 레이저 다이오드의 높은 광출력을 동시에 만족시킬 수 있다. 특히, InGaAs 양자점 구조의 활성층을 이용한 고휘도 발광소자는 InP 또는 GaAs 기반의 양자우물 구조의 활성층을 이용한 고휘도 발광소자로부터는 얻을 수 없는 1㎛ 파장의 전ㆍ후에서 넓은 파장 대역폭을 나타내기 때문에, 새로운 파장 영역의 광을 방출하는 고휘도 발광소자의 개발 및 응용에 적용할 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질로부터 벗어남이 없이 여러 가지 변형이 가능함을 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 고휘도 발광소자로서,

   기판,

   방출되는 광을 구속하기 위하여 상기 기판 위에 형성된 제 1 클래딩층,

   양자점들의 배열을 제어하기 위하여 상기 제 1 클래딩층 위에 형성된 제 1 초격자층,

   사전설정된 파장을 갖는 광을 방출하기 위하여 상기 제 1 초격자층 위에 형성된 양자점 구조의 활성층,

   상기 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 상기 활성층 위에 형성된 제 2 초격자층,

   상기 활성층으로부터 방출되는 상기 광을 구속하기 위하여 상기 제 2 초격자층 위에 형성된 제 2 클래딩층, 및

   옴 접촉(ohmic contact)을 조절하기 위하여 상기 제 2 클래딩층 위에 형성된 오믹층

   을 포함하는 고휘도 발광소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 활성층으로부터 얻는 광이득을 조절하기 위하여 상기 오믹층 위에 형성되는 절연층, 및

   상기 광의 공진 모드를 억제하기 위한 사전설정된 형태의 전극

   을 더 포함하는 고휘도 발광소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 양자점들의 크기와 밀도는 상기 활성층을 형성하는 반도체 물질들의 조성, 두께 및 적층 주기를 조절함으로써 제어되는 고휘도 발광소자.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 양자점들은 서로 다른 격자상수를 갖는 InAs 계열과 GaAs 계열의 화합물 반도체를 사전설정된 두께 및 사전설정된 적층 주기로 교번하여 성장시킴으로써 자발형성(self assemble)되는 InGaAs 계열의 양자점인 고휘도 발광소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 양자점들의 배열은 상기 제 1 및 제 2 초격자층을 형성하는 반도체 물질들의 조성, 두께 및 적층 주기를 조절함으로써 제어되는 고휘도 발광소자.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 양자점 구조의 활성층은 510℃의 온도하에서 형성되는 고휘도 발광소자.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 고휘도 발광소자의 광출력은 0.9W이고 1㎛ 파장의 전ㆍ후에서 93㎚의 파장 대역폭을 갖는 고휘도 발광소자.
8. 고휘도 발광소자 제조 방법으로서,

   기판을 마련하는 단계,

   방출되는 광을 구속하도록 상기 기판 위에 제 1 클래딩층을 형성하는 단계,

   상기 제 1 클래딩층 위에 양자점들의 배열을 제어하는 제 1 초격자층을 형성하는 단계,

   상기 제 1 초격자층 위에 사전설정된 파장을 갖는 광을 방출하는 양자점 구조의 활성층을 형성하는 단계,

   상기 활성층 위에 상기 양자점들의 배열을 제어하는 제 2 초격자층을 형성하는 단계,

   상기 활성층으로부터 방출되는 상기 광을 구속하도록 상기 제 2 초격자층 위에 제 2 클래딩층을 형성하는 단계, 및

   상기 제 2 클래딩층 위에 옴 접촉(ohmic contact)을 조절하는 오믹층을 형성하는 단계

   를 포함하는 고휘도 발광소자 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 오믹층 위에 상기 활성층으로부터 얻는 광이득을 조절하기 위하여 절연층을 형성하는 단계, 및

   상기 광의 공진 모드를 억제하기 위하여 사전설정된 형태의 전극을 형성하는 단계

   를 더 포함하는 고휘도 발광소자 제조 방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 활성층 형성 단계는 상기 양자점들의 크기와 밀도를 결정하기 위하여 상기 활성층을 형성하는 반도체 물질들의 조성, 두께 및 적층 주기를 조절하는 단계를 포함하는 고휘도 발광소자 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 양자점들은 서로 다른 격자상수를 갖는 InAs 계열과 GaAs 계열의 화합물 반도체를 사전설정된 두께 및 사전설정된 적층 주기로 교번하여 성장시킴으로써 자발형성(self assemble)되는 InGaAs 계열의 양자점인 고휘도 발광소자 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 초격자층 형성 단계는 상기 양자점들의 배열을 제어하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 초격자층을 형성하는 반도체 물질들의 조성, 두께 및 적층 주기를 조절하는 단계를 포함하는 고휘도 발광소자 제조 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 양자점 구조의 활성층은 510℃의 온도하에서 형성되는 고휘도 발광소자 제조 방법.