KR20060074934A - 다수의 양자우물을 갖는 외부 공진기형 면발광 레이저 소자 - Google Patents

다수의 양자우물을 갖는 외부 공진기형 면발광 레이저 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양자우물 사이에 터널접합을 배치함으로써 전자와 정공을 재사용할 수 있는 고출력 면발광 레이저 소자를 개시한다. 본 발명의 한 유형에 따르면, 복수의 양자우물과 장벽이 반복적으로 적층되어 이루어지는 활성층을 구비한 레이저 소자에 있어서, 상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 양자우물을 갖는 외부 공진기형 면발광 레이저 소자{External cavity surface emitting laser device having a plurality of quantum wells}
도 1은 종래의 면발광 레이저에서의 다중 양자우물 구조를 보다 상세히 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 면발광 레이저 소자의 다중 양자우물 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 원리를 설명하는 에너지 밴드를 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면발광 레이저 소자의 공진기 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 소자와 종래의 레이저 소자의 I-P 특성 그래프를 비교하여 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 외부 공진기형 면발광 레이저(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser; VECSEL)의 개략적인 구조를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 외부 공진기형 면발광 레이저의 개략적인 구조를 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
41.....상부 분산 브래그 반사층 42.....p-클래드층
43.....장벽층 44.....양자우물
45.....터널접합 46.....n-클래드층
47.....하부 분산 브래그 반사층
본 발명은 다수의 양자우물을 갖는 면발광 레이저 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양자우물 사이에 터널접합을 배치함으로써 전자와 정공을 재사용할 수 있는 고출력 면발광 레이저 소자에 관한 것이다.
수직 외부 공진기형 면발광 레이저(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser; VECSEL)는, 일반적으로, 기판, 하부 분산 브래그 반사층(distributed brag reflector; DBR), 활성층 및 상부 DBR층을 기본적으로 포함한다. 상기 구조에서, 활성층에서 발생한 빛은, 하부 DBR층과 상부 DBR층 사이에서 반사를 되풀이하면서 활성층을 왕복한다. 이러한 과정에서 활성층에서 증폭된 빛은 레이저빔으로서 외부로 출력된다.
최근, 이러한 레이저를 이용하여 TV를 제조하려는 연구가 진행되고 있으며, 이에 따라 수 W 이상의 출력을 가지는 소형 고출력 레이저에 대한 요구가 높아지고 있다. 상기 VECSEL 또는 VCSEL과 같은 면발광 레이저 소자에서, 고출력을 얻기 위해서는 이득 영역의 크기가 커야 하며, 단일 횡모드 발진을 위해서는 활성층에 주 입되는 전류가 균일한 공간적 분포를 가져야 한다. 그러나, 고출력을 얻기 위해 발진 영역의 면적을 넓게 할 경우, 전류는 저항이 낮은 활성층의 가장자리로 더 쉽게 흘러 활성층의 가장자리에서의 전류밀도가 비교적 높은 반면, 활성층의 중심 부분은 전류밀도가 낮아지게 된다. 따라서, 발진 영역의 면적을 넓혀 고출력을 얻을 경우, 단일 횡모드 발진이 어려워진다는 문제가 있다.
한편, 발진 영역의 면적을 넓히지 않고 이득 영역의 크기를 크게 하는 방법으로 양자우물의 수를 증가시키는 방법이 있다. 도 1은 종래의 면발광 레이저에서의 다중 양자우물 구조를 보다 상세히 도시하는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 복층 구조를 갖는 제 1 및 제 2 DBR층(31,36)의 대향면에 각각 p-클래드층(32)과 n-클래드층(35)이 위치하고 있으며, 상기 p-클래드층(32)과 n-클래드층(35) 사이에 다수의 장벽(33)과 양자우물(34)이 반복적으로 형성되어 있다. p-클래드층(32)은 양자우물(34)에 정공을 제공하며, n-클래드층(35)은 전자를 제공한다. 전자와 정공은 양자우물(34)에서 재결합하여 빛을 발생시킨다.
상기 양자우물(34)에서 발생한 빛은 제 1 및 제 2 DBR층(31,36) 사이를 왕복하면서 정상파(standing wave)를 형성한다. 이때, 레이저의 발진 효율을 최대화 하기 위해서는 상기 양자우물(34)이 정상파의 안티노드(anit-node)(즉, 변위의 크기가 최대가 되는 점)에 위치하여야 한다. 따라서, 양자우물이 하나씩 증가할 때마다 제 1 및 제 2 DBR층(31,36) 사이의 공진기(cavity)의 길이가 반파장씩 증가하게 된다. 그런데, 양자우물(34) 사이의 장벽(33)은 도핑되지 않은 층이기 때문에, 전체 공진기의 길이가 파장의 4~5배 이상이 되면 전기저항이 지나치게 높아지면서 발광 효율이 급속히 감소한다. 펌프 레이저를 이용하여 광펌핑을 하는 레이저의 경우에는 양자우물의 수를 증가시키더라도 이러한 문제가 발생하지 않지만, 전기 펌핑 방식의 레이저의 경우에는 양자우물의 수를 증가시키는데 위와 같은 제약이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 양자우물 사이의 장벽층에 터널접합을 배치함으로써 양자우물의 개수를 제한없이 증가시켜 이득 영역의 크기를 크게 할 수 있는 고출력 면발광 레이저 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 유형에 따르면, 복수의 양자우물과 장벽이 반복적으로 적층되어 이루어지는 활성층을 구비한 레이저 소자에 있어서, 상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 터널접합은 p-형 도판트(dopant)로 도핑된 p+ 반도체층과 n-형 도판트로 도핑된 n+ 반도체층의 접합으로서, 상기 p+ 반도체층과 n+ 반도체층의 도핑 농도는 1×1018/㎤ 내지 1×1019/㎤ 의 범위에 있다.
본 발명에 따르면, 상기 p+ 반도체층은 p+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되며, 상기 n+ 반도체층은 n+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 터널접합은 두 개의 양자우물마다 하나씩 배치될 수도 있다.
이러한 터널접합의 두께는 20nm 내지 30nm의 범위에 있는 것이 좋다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 양자우물에 인가되는 응력을 보상하기 위하여, 상기 양자우물 주변에 형성된 응력 보상층을 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 응력 보상층은 GaAsP, InGaP 및 GaAsN 중 적어도 하나의 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 유형에 따른 면발광 레이저 소자는, 기판; 상기 기판 위에 형성된 하부 분산 브래그 반사층; 상기 하부 분산 브래그 반사층 위에 형성되고, 소정의 파장을 갖는 광을 발생시키는 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성된 상부 분산 브래그 반사층;을 포함하며, 상기 활성층은 반복적으로 적층된 복수의 양자우물과 장벽을 구비하고, 상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 면발광 레이저 소자는, 상기 상부 분산 브래그 반사층 위로 소정의 거리만큼 이격되어 위치하며, 상기 활성층에서 발생한 광의 일부를 투과시켜 외부로 출력하고, 나머지 일부를 활성층에서 재흡수되도록 반사하는 외부 미러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 분산 브래그 반사층과 외부 미러 사이에 위치하며, 활성층에서 발생한 광의 주파수를 2배로 만드는 2차 조화파 발생(SHG) 결정을 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 면발광 레이저 소자는, 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성된 하부 분산 브래그 반사층; 상기 하부 분산 브래그 반사 층 위에 형성되고, 소정의 파장을 갖는 광을 발생시키는 활성층; 상기 활성층 위에 형성된 상부 분산 브래그 반사층; 및 상기 투명 기판과 서로 대향하도록 상기 투명 기판 아래에 배치되어 있으며, 상기 활성층에서 발생한 광의 일부를 투과시켜 외부로 출력하고, 나머지 일부를 활성층에서 재흡수되도록 반사하는 외부 미러;를 포함하며, 상기 활성층은 반복적으로 적층된 복수의 양자우물과 장벽을 구비하고, 상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 레이저 소자의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 면발광 레이저 소자의 다중 양자우물 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 복층 구조를 갖는 제 1 및 제 2 DBR층(41,47)의 대향면에 각각 p-클래드층(42)과 n-클래드층(46)이 위치하고 있으며, 상기 p-클래드층(42)과 n-클래드층(46) 사이에 다수의 장벽(43)과 양자우물(44)이 반복적으로 형성되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 p-클래드층(42)은 양자우물(44)에 정공을 제공하며, n-클래드층(46)은 전자를 제공한다. 양자우물(44)에서 전자와 정공이 재결합하여 발생한 빛은 상기 제 1 및 제 2 DBR층(41,47) 사이를 왕복하면서 정상파를 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 레이저의 발진 효율을 최대화 하기 위해서 상기 양자우물(44)은 정상파의 안티노드에 위치한다. 양자우물(44)은, 예컨대, InGaAs를 사용하여 형성하며, 장벽(43)은 도핑되지 않은 (Al)GaAs를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, p-클래드층(42)으로는 p-(Al)GaAs를, n-클래드층(46)으로는 n-(Al)GaAs 를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 경우, 종래의 기술과 달리 양자우물(44) 사이의 공간에 터널접합(tunnel junction)(45)이 형성되어 있다. 상기 터널접합(45)은 비교적 높은 농도로 n-형 도판트(dopant)로 도핑된 n+ 반도체층(45a)과 p-형 도판트로 도핑된 p+ 반도체층(45b)이 접합된 구조이다. 일반적으로, p형 및 n형의 불순물 양을 증가시켜 도핑 농도를 높이면, 두 반도체층 사이의 경계상태가 바뀌면서, 전자가 에너지 장벽을 넘지 않고 통과하는 터널링 효과로 인해 두 반도체층 사이에 전류가 흐른다는 것이 알려져 있다. 이때, 도핑 농도가 높을수록 밴드갭이 작아져서 전자가 에너지 장벽을 통과할 때 발생하는 저항이 낮아진다. 그러나, 도핑 농도가 지나치게 높을 경우, 주위의 장벽(43)으로 확산이 일어나, 레이저의 성능이 떨어질 수 있다. 따라서, 적절한 도핑 농도를 선택하여야 한다. 본 발명에 따른 터널접합(45)의 경우, 상기 p+ 반도체층(45b)과 n+ 반도체층(45a)의 도핑 농도는 1×1018/㎤ 내지 1×1019/㎤ 의 범위에 있는 것이 적당하다. 또한, 터널링 효과가 발생하기 위해서는, 상기 터널접합(45)의 두께가 충분히 얇아야 한다. 본 발명에 따른 터널접합(45)의 두께는 약 20nm 내지 30nm의 범위에 있는 것이 적당하다. 이러한 p+ 반도체층(45b)으로는, 예컨대, p+ (Al)(In)GaAs를 사용하여 형성할 수 있으며, n+ 반도체층(45a)으로는, 예컨대, n+ (Al)(In)GaAs를 사용하여 형성할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 구조에서는, 도 3의 에너지 밴드 그래프에 예시된 바와 같이, n-클래드층(46) 및 p-클래드층(42)으로부터 각각 주입된 전자와 정공이 양자 우물(44)에서 재결합하여 발광한 다음, 상기 터널접합(45)을 통과하면서 각각 정공과 전자로 바뀌게 된다. 그런 후, 터널접합(45)을 통과한 정공과 전자는 다음의 양자우물에서 또 다시 발광결합을 하게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 레이저 소자의 경우, 종래와는 달리, 터널접합(45)을 사용함으로써 추가할 수 있는 양자우물의 개수에 제한이 없다. 따라서, 다수의 양자우물을 제한 없이 채용할 수 있어서, 동일한 면적의 개구부(aperture)에 대해 이득 영역의 크기를 증가시켜 고출력 동작을 용이하게 얻을 수 있다.
비록 도 2에서는, 양자우물(44) 사이마다 터널접합(45)이 하나씩 있는 것으로 도시되어 있으나, 몇 개의 터널접합(45)은 생략되어도 무방하다. 예컨대, 두 개의 양자우물(44)마다 터널접합(45)이 하나씩 배치되더라도, 전기저항이 크게 증가되지는 않기 때문에 본 발명에 따른 레이저 소자의 발광효율에는 큰 영향을 주지 않는다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면발광 레이저 소자의 다중 양자우물 구조를 도시하는 단면도이다. 도 4에 도시된 다중 양자우물 구조는, 양자우물(44)에서 발생하는 압축응력(compressive strain)을 보상하기 위하여, 양자우물(44) 주변에 응력 보상층(48)을 더 추가한 것이다. 즉, 터널접합(45)을 포함하는 다른 구성요소들은 도 2에 도시된 다중 양자우물 구조와 동일하다. 비록 도 4에서는, 양자우물(44)과 직접 인접하여 응력 보상층(48)이 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 응력 보상층(48)은 양자우물(44)과 떨어져 있어도 무방하다. 예컨대, 양자우물(44)과 터널접합(45) 사이에 있을 수도 있으며, 터널접합(45)과 인접하여 있을 수도 있 다. 이러한 응력 보상층(48)으로는, 예컨대, GaAsP, InGaP, GaAsN 등과 같은 재료를 사용할 수 있다.
이러한 구조의 본 발명에 따르면, 다수의 양자우물이 직렬로 연결되기 때문에 출력의 증가와 함께 구동 전압이 역시 상승하게 된다. 통상의 저출력 레이저 소자의 경우 구동 전압의 상승은 그리 바람직하지 않다. 그러나, 차세대 레이저 TV 등에 사용하기 위한 고출력 레이저의 경우, 고출력을 위해서 고전압을 사용하는 것이 일반적인 경향이다. 최근, 출력이 큰 VECSEL의 경우 동작 전압을 높일 것이 요구되고 있다. 따라서, 구동 전압의 상승은 그 자체로는 크게 문제되지 않는다.
터널접합을 이용하여 다수의 양자우물을 직렬 연결하는 본 발명의 경우, 구동 전압은 상승하지만 동일한 출력을 갖는 다른 레이저에 비해 그 만큼의 전류 감소 효과가 있다. 도 5는 본 발명에 따른 레이저 소자와 종래의 레이저 소자의 I-P 특성 그래프를 비교하여 도시하고 있다. 도 5에서 곡선 "A"는 본 발명에 따른 레이저 소자의 I-P 특성 그래프이며, 곡선 "B"는 종래의 레이저 소자의 I-P 특성 그래프이다. 도 5의 곡선 "A"를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 레이저 소자의 경우, 구동 전압이 상승하면서 적은 전류로도 출력(Power)이 급격히 커지게 된다. 일반적으로, 레이저 TV 또는 광통신 장비 등에서 사용되는 모듈레이터는 일정한 구간 내에서 전류의 크기 조절하여 레이저의 출력을 주기적으로 변화시킴으로써 디지털 신호를 발생시킨다. 도 5에서, 레이저의 출력을 P1과 P2 사이에서 변화시키는 경우, 종래에는 전류의 변화 구간(I1'~I2')이 길었지만, 본 발명에 의하면 매우 짧아진 전 류 변화 구간(I1~I2)을 가진다. 예컨대, 0~10A 정도의 종래의 전류 변화 구간이 본 발명에 따라 0~3A 정도로 줄어들 수 있다. 이에 따라, 레이저의 신호 모듈레이션 속도가 크게 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 도 5의 곡선 "A"를 통해 알 수 있듯이, 터널접합으로 인해 약간의 불규칙한 출력 곡선(C,D)이 나타난다. 이러한 불규칙한 출력 곡선은 작은 출력의 신호를 발생시키는 레이저에서는 치명적인 문제일 수도 있다. 예컨대, 수십 mW 정도의 출력으로 신호를 발생시키는 경우, 이러한 불규칙한 출력 곡선으로 인해 정확하지 않은 신호가 발생될 수도 있다. 특히, 출력해야 할 신호의 크기가 이러한 불규칙한 출력 위치(C,D)와 일치하는 경우 왜곡된 신호가 출력될 수밖에 없다. 그러나, 레이저 TV용 레이저와 같이 수 W 이상의 고출력이 요구되는 경우에는, 이러한 불규칙한 출력 곡선으로 인한 영향은 상대적으로 작다. 더욱이, 도 5에 도시된 바와 같이, 큰 구간(P1~P2) 내에서 신호가 변조되어 불규칙한 부분이 그 구간 내에 완전히 포함되어 있는 경우에는, 이러한 불규칙한 출력 곡선으로 인한 영향이 거의 없다고 볼 수 있다.
도 6은 도 2 또는 도 4에 도시된 다중 양자우물 구조를 채용한 수직 외부 공진기형 면발광 레이저(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser; VECSEL)의 개략적인 구조를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 VECSEL은, 기판(10), 하부 분산 브래그 반사층(distributed brag reflector; DBR)(11), 도 2 또는 도 4에 도시된 다중 양자우 물 구조의 활성층(12), 상부 DBR층(13) 및 오목한 외부 미러(18)를 포함한다. 그리고, 활성층(12)에서 발생한 빛의 주파수를 2배로 만드는 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 결정(17)이 상부 DBR층(13)과 외부 미러(18) 사이에 추가적으로 배치될 수 있다. 이러한 SHG 결정(17)으로는, KTP(Potassium Titanyl Phosphate), LiNbO3, PPLN(periodically poled LiNbO3), KTN, KnbO3 등과 같은 결정을 사용할 수 있다. 또한, 상부 DBR층(13)의 아랫면 주변을 선택적으로 산화시켜 산화층(14)을 형성함으로써, 활성층(12)의 광방출 영역인 개구부(aperture)를 소정의 크기로 제한할 수도 있다.
여기서, 공진기는 하부 DBR층(11)과 상부 DBR층(13) 사이에, 그리고 하부 DBR층(11)과 외부 미러(18) 사이에 각각 형성된다. 이러한 구조에서, 활성층(12)에서 발생한 빛은, 하부 DBR층(11)과 상부 DBR층(13) 사이, 그리고 하부 DBR층(11)과 외부 미러(18) 사이에서 반사를 되풀이하면서 활성층(12)을 왕복한다. 이러한 과정을 통해 활성층(12) 내에서 증폭된 특정 파장의 빛의 일부는 외부 미러(18)를 통해 레이저빔으로서 외부로 출력되며, 나머지는 다시 반사되어 광펌핑에 사용된다.
그런데, 도 6의 VECSEL은 수평 방향의 전기저항이 수직 방향의 전기저항에 비해 대단히 크기 때문에, 활성층(11)의 전체 영역에서 전류 밀도가 고르지 못하고 활성층(11)의 광방출 영역인 개구부(aperture)의 가장자리에 전류가 밀집되는 현상이 발생할 수 있다. 이는 단일 횡모드 발진을 어렵게 한다. 도 7은 이러한 점을 개선한 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직 외부 공진기형 면발광 레이저의 개략적인 구조를 도시한다.
도 7을 참조하면, 도 7의 VECSEL은, 하부 분산 브래그 반사층(distributed brag reflector; DBR)(21), 도 2 또는 도 4에 도시된 다중 양자우물 구조의 활성층(22), 상부 DBR층(23), 투명기판(20) 및 오목한 외부 미러(28)를 포함한다. 그리고, 활성층(22)에서 발생한 빛의 주파수를 2배로 만드는 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 결정(27)이 투명기판(20)과 외부 미러(28) 사이에 추가적으로 배치될 수 있다. 또한, 상부 DBR층(23)의 아랫면 주변을 선택적으로 산화시켜 산화층(24)을 형성함으로써, 활성층(22)의 개구부를 소정의 크기로 제한할 수도 있다. 이러한 도 7에 도시된 구조에 의하면, 전극(25)으로부터 인가된 전류는 투명기판(20)의 긴 경로를 지나면서 수평방향으로 충분히 분산되기 때문에, 활성층(22)에서는 비교적 균일한 전류밀도분포를 얻을 수 있다.
한편, 도 7에서는, 하부 DBR층(21) 위에 활성층(22), 상부 DBR층(23) 및 투명기판(20)이 순차적으로 적층된 것으로 보이지만, 투명기판(20) 위에 상부 DBR층(23), 활성층(22) 및 하부 DBR층(21)을 순차적으로 적층한 다음, 투명기판(20)의 아래쪽으로 외부 미러(28)를 배치한 것으로 보아야 한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 터널접합을 사용함으로써 추가할 수 있는 양자우물의 개수에 제한이 없다. 따라서, 다수의 양자우물을 제한 없이 채용할 수 있어서, 동일한 면적의 개구부(aperture)에 대해 이득 영역의 크기를 증가시켜 고출력 동작을 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 전류에 대한 출력의 기울기가 크기 때문에, 모듈레이션 속도를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 동작 전류값을 낮추고 동작 전압은 높임으로써 구동 회로를 비교적 손쉽게 설계할 수 있다.

Claims (19)

  1. 복수의 양자우물과 장벽이 반복적으로 적층되어 이루어지는 활성층을 구비한 레이저 소자에 있어서,
    상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널접합은 p-형 도판트(dopant)로 도핑된 p+ 반도체층과 n-형 도판트로 도핑된 n+ 반도체층의 접합으로서, 상기 p+ 반도체층과 n+ 반도체층의 도핑 농도는 1×1018/㎤ 내지 1×1019/㎤ 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 p+ 반도체층은 p+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되며, 상기 n+ 반도체층은 n+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널접합은 두 개의 양자우물마다 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널접합의 두께는 20nm 내지 30nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자우물에 인가되는 응력을 보상하기 위하여, 상기 양자우물 주변에 형성된 응력 보상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 응력 보상층은 GaAsP, InGaP 및 GaAsN 중 적어도 하나의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 소자.
  8. 기판;
    상기 기판 위에 형성된 하부 분산 브래그 반사층;
    상기 하부 분산 브래그 반사층 위에 형성되고, 소정의 파장을 갖는 광을 발 생시키는 활성층; 및
    상기 활성층 위에 형성된 상부 분산 브래그 반사층;을 포함하며,
    상기 활성층은 반복적으로 적층된 복수의 양자우물과 장벽을 구비하고, 상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터널접합은 p-형 도판트(dopant)로 도핑된 p+ 반도체층과 n-형 도판트로 도핑된 n+ 반도체층의 접합으로서, 상기 p+ 반도체층과 n+ 반도체층의 도핑 농도는 1×1018/㎤ 내지 1×1019/㎤ 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 p+ 반도체층은 p+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되며, 상기 n+ 반도체층은 n+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 터널접합은 두 개의 양자우물마다 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 터널접합의 두께는 20nm 내지 30nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부 분산 브래그 반사층 위로 소정의 거리만큼 이격되어 위치하며, 상기 활성층에서 발생한 광의 일부를 투과시켜 외부로 출력하고, 나머지 일부를 활성층에서 재흡수되도록 반사하는 외부 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 분산 브래그 반사층과 외부 미러 사이에 위치하며, 활성층에서 발생한 광의 주파수를 2배로 만드는 2차 조화파 발생(SHG) 결정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  15. 투명 기판;
    상기 투명 기판 위에 형성된 하부 분산 브래그 반사층;
    상기 하부 분산 브래그 반사층 위에 형성되고, 소정의 파장을 갖는 광을 발 생시키는 활성층;
    상기 활성층 위에 형성된 상부 분산 브래그 반사층; 및
    상기 투명 기판과 서로 대향하도록 상기 투명 기판 아래에 배치되어 있으며, 상기 활성층에서 발생한 광의 일부를 투과시켜 외부로 출력하고, 나머지 일부를 활성층에서 재흡수되도록 반사하는 외부 미러;를 포함하며,
    상기 활성층은 반복적으로 적층된 복수의 양자우물과 장벽을 구비하고, 상기 양자우물 사이의 장벽 내에 터널접합이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 터널접합은 p-형 도판트(dopant)로 도핑된 p+ 반도체층과 n-형 도판트로 도핑된 n+ 반도체층의 접합으로서, 상기 p+ 반도체층과 n+ 반도체층의 도핑 농도는 1×1018/㎤ 내지 1×1019/㎤ 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 p+ 반도체층은 p+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되며, 상기 n+ 반도체층은 n+ (Al)(In)GaAs를 포함하는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 터널접합의 두께는 20nm 내지 30nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 투명 기판과 외부 미러 사이에 위치하며, 활성층에서 발생한 광의 주파수를 2배로 만드는 2차 조화파 발생(SHG) 결정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 레이저 소자.
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