KR20070114202A - 면 발광 레이저 소자 및 이를 포함한 면 발광 레이저어레이 - Google Patents

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Abstract

히트 싱크에 접속된 기판; 반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층; 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층; 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층; 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하는 면 발광 레이저 소자를 개시한다. 제 1 공진기 스페이서 층은 제 2 공진기 스페이서 층을 형성하는 반도체 재료의 열도전율보다 더 큰 열도전율을 가지는 반도체 재료를 포함한다.
면 발광 레이저 소자

Description

면 발광 레이저 소자 및 이를 포함한 면 발광 레이저 어레이{SURFACE-EMITTING LASER DEVICE AND SURFACE-EMITTING LASER ARRAY INCLUDING SAME}
본 발명은, 면 발광 레이저 소자, 이를 포함하는 면 발광 레이저 어레이, 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 화상 형성 장치, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 픽업 유닛, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 송신기 모듈, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 송신기 수신기 모듈, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 통신 시스템, 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 스캐너 및 광학 스캐너를 포함하는 전자사진 장치에 관한 것이다.
면 발광 레이저 소자들(면 발광 반도체 레이저 소자들)은 기판에 수직 방향으로 광을 출사하는 반도체 레이저들이다. 면 발광 레이저 소자들은 단면(端面) 발광 레이저 소자들과 비교하여 저비용으로 높은 성능 특성을 달성하므로, 면 발광 레이저 소자들은 광 배선(optical interconnection)과 같은 광 통신에 대한 광원, 광 픽업(pickup)의 광원 및 화상 형성 장치의 광원과 같이 소비자 용도로 사용되고 있다.
특히, 850 nm 및 980 nm 대역의 면 발광 레이저 소자들은, 활성층에의 캐리 어의 제한을 양호하게 행한다. 더욱 상세하게는, 850 nm 대역의 면 발광 레이저 소자들은 갈륨 비소(GaAs)로 형성된 양자 웰 활성층과 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs)로 형성된 장벽층들 및 스페이서들(크래딩층들)을 이용한다.
또한, 850 nm 대역의 면 발광 레이저 소자들에서, 고성능 AlGaAs계 반사경(반도체 다층막 반사경 및 반도체 분포 브래그 반사기[반도체 DBR]등)과 Al 산화막을 이용한 전류 제한(current confinement) 구조가 채용될 수 있으므로, 실용적인 레벨의 성능이 실현된다.
그러나, 면 발광 레이저 소자들에서 활성층의 체적이 작기 때문에, 면 발광 레지어 소자들은 단면(端面) 발광 레이저들 보다 광 출력이 낮아서, 출력의 증대가 요구되는 경우가 종종 있다. 특히, 파장이 짧아지게 됨에 따라, 활성층에의 캐리어의 제한이 악화되므로, 고출력을 얻을 수 없고 온도 특성이 악화되는 문제를 야기한다.
780 nm 대역의 발진 파장을 가지는 단파장 면 발광 레이저 소자들은, 선택 산화된 AlAs 층을 전류 제한 구조로서 채용한다(비특허문헌 1 참조). 이 비특허문헌 1 에 개시된 면 발광 레이저 소자는, 하부 반사경과 상부 반사경 사이에 개재되는 공진기(cavity)[resonator]를 가지며, 이 공진기는 스페이서 층들 사이에 개재되는 활성층을 가진다.
공진기는 1 발진 파장분의 두께를 가진다. 활성층은 Al0 .12Ga0 .88As 의 웰 층과 Al0 .3Ga0 .7As 의 장벽층이 교대로 적층된 양자 웰(well) 구조를 가진다. 또한, 스 페이서 층들은 Al0 .6Ga0 .4As 로 형성된다. 또한, 하부 반사경은 n 형의 Al0 .3Ga0 .7As 으로 이루어진 고굴절율층들과 n 형 Al0 .9Ga0 .1As 로 이루어진 저굴절율층들의 40.5 적층쌍을 가진다. 이 경우에, 면 발광 레이저 소자의 발진 파장을 λ으로 하면, 고굴절율층들 및 저굴절율층들 각각의 막 두께는 λ/4 이다.
또한, 상부 반사경은 p 형의 Al0 .3Ga0 .7As 으로 이루어진 고굴절율층들과 p 형 Al0.9Ga0.1As 로 이루어진 저굴절율층들의 24 적층쌍을 가진다. 이 경우에, 고굴절율층들 및 저굴절율층들 각각의 막 두께도 λ/4 이다.
또한, AlAs 선택 산화층은, 공진기로부터 λ/4 만큼 떨어져서 상부 반사경에 설치된다. 조성이 서서히 변하는 조성 경사층은, 저항을 감소시키기 위하여 반사경들 각각에 대한 각각의 인접한 2 개의 층 사이에 설치된다.
활성층과 스페이서층과 같은 상술한 층들은, MOCVD(금속 유기 화학 기상 증착; Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 MBE(분자선 애피택시; Molecular Beam Epitaxy)법에 의해 형성된다.
비특허문헌 1 에 개시된 면 발광 레이저 소자는 메사(mesa) 형상을 채용한다. 이 메사 형상은, 기판상에 하부 반사경, (하부) 스페이서 층, 활성층, (상부) 스페이서 층 및 상부 반사경을 순차적으로 적층한 후, 하부 반사경에 도달하도록 상부 반사경, (상부) 스페이서층, 활성층 및 (하부) 스페이서층을 건식 에칭에 의해 에칭함으로써 형성된다.
일단 메사 형상이 형성되면, AlAs 선택 산화층로서 기능하는 AlAs 층의 단 면(端面)이 노출된다. 따라서, 상기 AlAs 층을 수증기 중에 열처리하여, AlAs 를 AlxAsy 의 절연체로 변환함으로써, 소자 구동 전류의 경로를 중심부의 산화되지 않은 AlAs 영역으로 제한하는 전류 제한 구조(산화 애퍼처(aperture))를 형성한다.
그 후, 메사 상부의 광출사부(금속 애퍼처)를 제외하고 메사에 p 측 전극을 형성하며, 기판의 하측에 n 측 전극을 형성하여 면 발광 레이저 소자를 제작한다.
비특허문헌 1 에 따르면, 산화 애퍼처 및 금속 애퍼처를 최적화함으로써 780 nm 대역에서 싱글 모드의 최대 출력인, 3.4 mW의 출력을 획득한다.
그러나, 850 nm 와 980 nm 대역에서는 7 mW의 출력이 보고되었기 때문에, 780 nm 대역의 표면 발광 레이저 소자는 출력점에 있어서 열화된다. 이러한 광출력을 증대시키는 하나의 방법은, 발광부의 온도 상승을 감소시키는 것이다.
발광부의 온도 상승을 억제하는 방법으로서, 850 nm 의 발진 파장을 가지는 면 발광 레이저 소자에서의 열저항을 감소시키는 구성이 제안되어 있다(특허 문헌 1). 이 구성은 하부 반사경의 하측에 배치된 저굴절율층의 큰 부분에 대하여, AlGaAs 보다 열전도율이 더 높은 AlAs 를 사용한다.
종래 AlGaAs 는 하부 반사경의 하측의 저굴절율층에 사용된다. 메사 형상을 형성하는 경우에, 에칭 표면은 AlAs 를 이용하는 하측의 반사경 내부에 도달하고, 에칭 이후의 공정에서 산화에 의해 AlAs 선택 산화층을 형성하는 경우에, 하부 반사경에서 노출된 AlAs도 또한 산화되므로, 소자가 절연화되거나 또는 높은 저항을 가진다. 따라서, 이를 피하기 위하여, AlGaAs는 하부 반사경의 상부 부분의 저굴절율층들에 사용된다.
즉, 하부 반사경의 상부 측의 AlAs 보다 에칭 속도가 낮은 AlGaAs를 제공함으로써, 에칭 표면은 하부 반사경의 상부측의 AlGaAS 내에 위치된다.
또한, 780 nm 대역의 표면 발광 레이저 소자들에서, 활성 알루미늄(Al)이 활성층에 첨가되므로, 성장 또는 가공 중에 산소가 포획되므로, 비발광 재결합 센터가 활성층에 형성된다. 이는 발광 효율 및 신뢰성을 감소시킨다.
따라서, 850 nm 보다 짧은 파장 대역의 면 발광 레이저 소자들에서, 비발광 재결합 센터의 형성을 억제하기 위하여 Al이 없는 활성 영역(양자 웰 활성층 및 이들의 인접층)을 채용하는 780 nm 대역의 면 발광 레이저 소자가 제어되어 있다(특허 문헌 2). 특히, 인장 변형을 가지는 GaAsP가 양자 웰 활성층에 사용되고, 압축 변형을 가지는 GaInP는 장벽층들에 사용되며, 격자정합 GaInP 는 스페이서 층들(클래딩층들과 제 1 및 제 3 양자 웰 활성층들 사이에 존재)에 사용되며, AlGaInP 는 클래딩 층들에 사용된다. 이러한 구성을 채용하면 면 발광 레이저 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, Al 이 없는 활성 영역으로 인한 효과를 생성하는 것 이외에, 활성층의 이득을 증대시키기 위하여, 압축 변형을 가지는 GaInPAs 를 양자 웰 층들에 이용하고, 격자 정합 GaInP 또는 인장 변형을 가지는 GaInP를 장벽층들에 이용하고, 스페이서 층들 보다 Al 조성이 더 큰 AlGaInP를 클래딩층들에 아용한 780 nm 대역의 면 발광 레이저 소자가 제안되어 있다(비특허문헌 2). 특허 문헌 1 에 개시된 면 발광 레이저 소자의 구조와 비교하여, 격자 정합 장벽층들을 가지며 압축 변형 조성보다 더 큰 대역 갭을 가지는 이 면 발광 레이저 소자는 캐리어 제한을 양호하게 행한다.
그러나, 발진 파장이 짧은 면 발광 레이저 소자들에서는 출력이 낮게 되는 문제가 존재한다.
한편, 면 발광 레이저들은 적은 전력을 소비하고, 최적모드의 안정성을 가지며, 단면 발광 레이저들에 보다 더 용이하게 고도로 집적화되므로, 이들의 연구 및 개발은 통신 분야 및 화상 기록 분야의 용도에 대한 기대에 따라 최근에 활성화되었다.
반도체 레이저들에서, 발진 파장은 활성층의 재료의 대역 갭에 의해 결정된다. 가시 범위에서 근적외 범위까지, AlGaAs계 및 (Al)GaInP계 재료에 대한 연구가 행해졌다. 이들 중, AlGaAs계 재료는 특히 비특허문헌 1 에서 보고되는 바와 같이 많은 리포트들을 이용하여 오랜 기간 연구되었고, 3 mW 를 넘는 단일 모드 출력 특성은 면 발광 레이저 소자들에 대하여 실현된다. 상기 특성을 이용한 제품은 이미 상용화되어 있다.
그러나, 반도체 레이저들에서, Al 은 소자 열화의 원인으로서 간주된다. 본질적으로 열화의 원인을 포함하므로, AlGaAs계 재료를 이용하여 매우 신뢰적인 소자를 실현하기가 어렵게 된다. 한편, Al이 활성층에 포함되어 있지 않으므로, GaInP 계 및 GaInAsP계 재료를 사용하여 매우 신뢰적인 소자를 실현하는 것은 비교적 쉽다.
한편, 면 발광 레이저 소자들은 각각 굴절율이 다른 2 개의 타입의 재료로 형성된 다층막들 사이에 수직으로 개재된다. 2 개의 타입의 재료들의 결합은 AlxGa1-xAs/AlyGa1-yAs, (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P/(AlxGa1 -x)0.5In0 .5P 및 AlxGa1 - xAs/(AlyGa1 -y)0.5In0.5P(0≤x,y≤1, x≠y)를 포함한다. 이 재료계 및 조성은 발진 파장에 따라 적절하게 결정된다.
또한, 면 발광 레이저 소자들은 높은 소자 저항이라는 구조적 원인을 가지며, 활성층에서 생성된 열은 외부로 방사될 우려가 작다. 즉, 양호한 특성들을 가지는 면 발광 레이저 소자들을 개발하기 위하여 이러한 문제들을 해결할 필요가 있다. 전자의 문제를 해결하기 위하여, 조성 경사층은 각각 반사경을 형성하는 2 개의 타입의 재료의 각각의 인터페이스에 설치된다. 후자의 문제를 해결하기 위하여, 양호한 열전도율을 가지는 재료들을 사용한다.
재료 도전에 대하여, Al 조성이 동일한 경우에, AlGaAs계 재료들은 AlGaInP계 재료들보다 열도전율이 우수하다. 미특허 문헌 3 은 AlAs/Al0 .25Ga0 .75As를 이용한 면 발광 레이저 소자를 보고한다.
그러나, 이 보고된 경우에서, (Al0 .5Ga0 .5)0.5In0 .5P 는 공진기 스페이스들로서 사용되며, 이 재료는 반사경을 형성하는 Al0 .25Ga0 .75As에 결합된다. 그러나, 이 재료들의 가전자대의 대역 불연속은 비교적 크므로, 이는 장치 저항에서의 증대를 야기할 수 있다.
GaAs계 반사경과 AlGaInP계 공동을 결합하는 경우가 비특허 문헌4에 공개되어 있으나, 역시 동일한 문제를 피할 수 없다.
또한, AlGaInP계 재료와 AlGaAs계 재료의 결정 성장을 계속해서 야기하는 경우에, AlGaInP계 재료의 성장 이후에 V족 재료를 (PH3와 같은) P재료로부터 (AsH3와 같은) As 재료로 전환하는 것이 필요하다. 이 시점에서, 그들의 계면에 결함이 도입되어 다양한 문제를 야기할 가능성이 대단히 높다. 특허문헌 3에서, 디바이스 저항에서의 전술된 증가 가능성은 낮지만, 전술된 P-함유 재료/As-함유 재료 계면에 대한 설명은 없다.
반면, 특허문헌 4는 n측 반사경만이 AlGaInP-계 재료로 형성되거나, 또는 p측 반사경과 n측 반사경 각각이 AlGaInP-계 재료로 형성된 구성을 공개하고 있다. 그러나, AlGaInP-계 재료는 AlGaAs-계 재료보다 열전도율이 낮기 때문에, 활성층의 온도는 발진 중에 증가하여 많은 특성들을 열화시키기 쉽다.
한편, 전자사진에서 화상 기록시에, 고선명 화상 품질을 얻기 위한 화상 기록 수단으로서 레이저를 이용한 화상 기록 방법이 널리 이용되고 있다. 전자사진의 경우, 드럼을 회전시키면서, 다각형 미러를 사용하여 드럼의 축방향으로 레이저 주사(주 주사)를 수행함으로써 감광 드럼 상에 잠상을 형성(부 주사)하는 것이 일반적이다.
또한, 전자사진 분야에서, 고선명 화상 및 고속 화상 기록이 요구된다. 이것은 주 주사 및 부 주사의 속도를 증가시키는 하측 레이저의 출력 또는 감광체의 감도를 증가시킴으로써 실현될 수 있다. 그러나, 이 방법에 의해 화상의 기록 속도를 증가시키는 경우, 레이저 출력이나 고감도 감광체에 대한 광원의 현상, 고속 의 주 주사 및 부 주사를 지원하는 외장의 강화, 고속 주사시의 위치 제어 방법의개발과 같은 문제점들이 발생되므로, 많은 비용과 시간이 지출되어야 한다. 또한, 고선명 화상에 관하여, 화상의 해상도가 2배가 되면, 주 주사 및 부 주사 각각에 대해 필요한 시간도 역시 2배가 되어, 화상 출력에 필요한 시간이 4배가 된다. 따라서, 고선명 화상을 출력하기 위해서는 고속 화상 출력을 동시에 달성할 필요가 있다.
고속 화상 출력을 달성하기 위한 또 다른 방법은, 다중빔 레이저(복수의 레이저)를 이용하는 것이다. 현재의 고속 출력 머신에서는 흔히 복수의 레이저를 이용한다. 복수의 레이저를 이용하게 되면, 1회의 주 주사시에 잠상이 형성되는 영역이 확장된다. n개 레이저를 이용하는 경우, 전술한 잠상 형성 영역은, 단일 레이저를 이용하는 경우에 비해 n배가 되고, 화상 기록에 필요한 시간은 1/n이 된다.
이와 같이, 하나의 칩 내에서 복수의 발광 소스를 갖는 다중빔 반도체 레이저가 특허문헌 5에 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 5에 개시된 바와 같은 단면 발광 반도체 레이저를 이용한 구성에서는, 구조적 및 비용적 이유 때문에, 빔의 갯수는 약 4개이고 최대 8개이므로, 향후 진보될 것으로 예상되는 고속 화상 출력을 지원하는 것이 불가능하다.
한편, 전술한 바와 같은 면 발광 레이저에 대해서는 2차원 집적이 용이하다. 집적 방법을 수정 또는 변경함으로써, 실제의 빔 피치를 더욱 좁히고, 하나의 칩에 가능한 많은 발광 소자를 집적하는 것이 가능하다.
그러나, 종래의 면발광 레이저 소자들은 캐리어 밀폐가 불충분하여 출력이 낮아진다.
[특허문헌 1] 일본 공개특허 출원번호 제2002-164621호
[특허문헌 2] 일본 공개특허 출원번호 제9-107153호
[특허문헌 3] 일본 공개특허 출원번호 제2004-281968호
[특허문헌 4] 일본 공개특허 출원번호 제2002-158406호
[특허문헌 5] 일본 공개특허 출원번호 제11-340570호
[비특허 문헌 1] Ueki, N.등; "Single Transverse-Mode 3.4-mW Emission of Oxide Confined 780-nm VCSEL's" IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS , 11, NO. 12, 1539-1541 (1999)
[비특허 문헌 2] Tansu, N. 등; "Low-Temperature Sensitive, Compressively Strained InGaAsP Active(λ= 0.78-0.85㎛ Region Diode Lasers, " IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS , 21, No. 6, 603-605(2000)
[비특허 문헌 3] Schneider, R. P, Jr. 등: "GaInAsP/AkGaInP-based near-IP(780nm) vertical-cavity surface-emitting lasers," ELECTRONIC LETTERS , 31, No. 7, 554-556(1995)
[비특허 문헌 4] Lott, J. A. 등; "Partial top electric stack distributed Bragg reflectors for red vertical cavity surface emitting laser arrays, " IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS , 6, No. 12, 1397-1399(1994)
본 발명의 실시형태들은 상술된 문제들 중 하나 이상을 해결 또는 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상술된 문제들 중 하나 이상을 해결 또는 감소시킬 수 있는 면 발광 레이저 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이, 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 화상 형성 장치, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광픽업 유닛, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 송신기 모듈, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 송신기 수신기 모듈, 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 통신 시스템, 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 스캐너 및 광학 스캐너를 포함하는 전자사진 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 구비한 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 구비한 화상 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 구비한 광 픽업 유닛 또는 면 발광 레이저 소자를 이용한 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 구비한 광 송신기 모듈 또는 면 발광 레이저 소자를 이용한 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 구비한 광 송신기 수신기 모듈 또는 면 발광 레이저 소자를 이용한 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 구비한 광 통신 시스템 또는 면 발광 레이저 소자를 이용한 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 가지는 광학 스캐너가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 이용한 전자사진 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 히트 싱크에 접속된 기판;
반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하는 면 발광 레이저 소자가 제공되며,
여기서, 상기 제 1 공진기 스페이서 층은 상기 제 2 공진기 스페이서 층을 형성하는 반도체 재료의 열도전율보다 더 큰 열도전율을 가지는 반도체 재료를 포함한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 히트 싱크에 접속된 기판;
반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하는 면 발광 레이저 소자가 제공되며,
여기서, 상기 활성층은, GaaIn1 - aPbAs1 -b (0≤a≤1, 0≤b≤1)로 형성되는 웰 층; 및
상기 웰 층의 대역 갭보다 더 큰 대역 갭을 가지는 (GacIn1 -c)dP1 - dAs (0≤c≤1, 0≤d≤1)로 형성되는 장벽층을 포함하며,
상기 제 1 반사층은, AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성되는 복수의 저굴절율층들; 및
AlyGa1 - yAs (0＜y＜x≤1)로 형성된 복수의 고굴절율층들을 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 공진기 스페이서 층 중 적어도 하나의 일부는 AlGaInP로 형성되며,
상기 활성층에 가장 근접하게 배치되며, 상기 제 2 반사층을 형성하는 상기 저굴절율층들 중 하나는, (AleGa1 -e)fIn1 - fP (0＜e≤1, 0≤f≤1)로 형성되며
상기 활성층에 가장 근접하게 배치되며, 상기 제 1 반사층을 형성하는 상기 저굴절율층들 중 하나는, 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP 의 열도전율보다 더 큰 열도전율을 가지는 AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 히트 싱크에 접속된 기판;
반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하는 면 발광 레이저 소자가 제공되며,
여기서, 상기 활성층은, GaaIn1 - aPbAs1 -b (0≤a≤1, 0≤b≤1)로 형성되는 웰 층; 및
상기 웰 층의 대역 갭보다 더 큰 대역 갭을 가지는 (GacIn1 -c)dP1 - dAs (0≤c≤1, 0≤d≤1)로 형성되는 장벽층을 포함하며,
상기 제 1 반사층은, AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성되는 복수의 저굴절율층들; 및
AlyGa1 - yAs (0＜y＜x≤1)로 형성된 복수의 고굴절율층들을 포함하며,
상기 제 2 공진기 스페이서 층의 일부는 (AleGa1 -e)fIn1 - fP (0＜e≤1, 0≤f≤1)로 형성되며,
상기 제 1 공진기 스페이서 층은, 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP의 열전도율보다 더 큰 열전도율을 가지며, 상기 제 2 공진기 스페이서 층이 상기 활성층에 대하여 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP를 포함하는 위치의 대칭 위치에 있는 반도체 재료를 포함한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 히트 싱크에 접속된 기판;
반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하는 면 발광 레이저 소자가 제공되며,
여기서, 상기 제 1 반사층은, 복수의 저굴절율층들을 포함하며, 상기 제 2 반사층은 복수의 저굴절율층들을 포함하며,
상기 활성층에 가장 근접하게 배치되는, 상기 제 1 반사층의 저굴절율층들 중 하나의 반도체 재료의 열도전율은, 상기 활성층에 가장 근접하게 배치되는, 상기 제 1 반사층의 저굴절율층들 중 하나의 반도체 재료의 열도전율보다 더 크다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 면 발광 레이저 소자에서, 활성층의 기판 측에 배치된 반사층 및/또는 공진기 스페이서 층은 활성층의 광 출력 측에 배치되는 공진기 스페이서 층 및 반사층의 반도체 재료들보다 열전도율이 높은 반도체 재료로 형성된다. 따라서, 활성층에서 생성된 열은 기판으로 방사되므로, 활성층에서의 온도 증대가 억제된다.
따라서, 면 발광 레이저 소자의 온도 특성들은, 면 발광 레이저 소자가 고출력을 가질 수 있도록 향상된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
면 발광 레이저 어레이가 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자들을 포함하므로, 면 발광 레이저 소자들이 배치되는 간격들을 감소시킬 수 있어, 면 발광 레이저 소자들을 고밀도로 배치할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 면 발광 레이저 어레이를 기록 광원으로서 포함하는 화상 형성 장치가 제공되며, 상기 면 발광 레이저 어레이는, 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함한다.
화상 형성 장치가, 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자들 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하므로, 이 화상 형성 장치는 증가된 개수의 면 발광 레이저 소자들을 이용하여 감광체 상에 기록을 수행할 수 있다. 즉, 화상 형성 장치는 증가된 도트(dot) 밀도로 감광체 상에 기록을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하는 광 픽업 유닛이 제공된다.
광 픽업 유닛이 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자들 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하므로, 이 광 픽업 유닛은 복수의 레이저 빔을 이용하여 광학 디스크에 정보를 기록하거나 또는 광학 디스크로부터 정보를 재생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하는 광 송신기 모듈이 제공된다.
광 송신기 유닛이 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자들 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하므로, 이 광 송신기 모듈은 복수의 레이저 빔을 이용하여 신호를 송신할 수 있다. 즉, 광 송신기 모듈은 높은 송신 속도로 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면. 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하는 광 송신기 수신기 모듈이 제공된다.
광 송신기 수신기 모듈이 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자들 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하므로, 이 광 송신기 수신기 모듈은 복수의 레이저 빔을 이용하여 신호를 통신할 수 있다. 즉, 광 송신기 수신기 모듈은 높은 속도로 신호를 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하는 광 통신 시스템이 제공된다.
광 통신 시스템은 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자들 또는 면 발광 레이저 어레이를 광원으로서 포함하므로, 전체 시스템의 속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면,
반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층;
활성층을 포함하며, 상기 제 2 반사층과 접촉하여 형성되는 공진기;
상기 공진기와 접촉하여 형성되는 제 3 반사층; 및
상기 제 3 반사층과 접촉하여 형성되는 제 4 반사층을 포함하는 면 발광 레이저 소자가 제공되며,
여기서, 상기 공진기는, AlGaInPAs계 재료로 형성되며,
상기 제 2 반사층은, 교대로 적층되는 n (n은 양의 정수)개의 제 1 고굴절율층 및 n 개의 제 1 저굴절율층의 적층체(layered body)를 포함하며,
상기 제 3 반사층은, 교대로 적층되는 m (m은 양의 정수)개의 제 2 고굴절율층 및 m 개의 제 2 저굴절율층의 적층체를 포함하며,
상기 n 개의 제 1 저굴절율층들 및 상기 m 개의 제 2 저굴절율층들 각각은, (AlxGa1-x)0.5In0.5P (0≤x≤1)로 형성되며,
상기 n 개의 제 1 고굴절율층들 및 상기 m 개의 제 2 고굴절율층들 각각은, (AlyGa1-y)0.5In0.5P (0≤y＜x≤1)로 형성되며,
상기 n 개의 제 1 저굴절율층들 중 하나는 상기 공진기와 접촉하며, 상기 n 개의 제 1 고굴절율층들 중 하나는 상기 제 1 반사층을 형성하는 AlGaAs계 재료와 접촉하며,
상기 m 개의 제 2 저굴절율층들 중 하나는 상기 공진기와 접촉하며, 상기 m 개의 제 2 고굴절율층들 중 하나는 상기 제 4 반사층을 형성하는 AlGaAs계 재료와 접촉한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자에서, 공진기와 접촉하여 형성되는 반사층들의 저굴절율층들은 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P (0≤x≤1)로 형성되며, 공진기와 접촉하여 형성되는 반사층들의 고굴절율층들은 (AlyGa1 -y)0.5In0 .5P (0≤y＜x≤1)로 형성되며, 공진기는 AlGaInPAs계 재료로 형성된다. 그 결과, 활성층에서 캐리어들을 제한하고, 공진기와 접촉하여 형성되는 반사층들의 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 면 발광 레이저 소자는 고출력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이가 제공되며, 여기서 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들과 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광을 수신하도록 구성되는 수광부; 및
화상 기록 시간 이외의 시간에서 상기 방사된 레이저 광의 광축 위에 상기 수광부를 이동시키도록 구성되는 이동부를 포함하는 광학 스캐너가 제공된다.
본 발명의 실시형태에 따르면,
본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광의 일부를 수신하도록 구성되는 수광부; 및
상기 방사된 레이저 광의 일부를 상기 수광부로 안내하도록 구성되는 광안내부를 포함하는 광학 스캐너가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 광학 스캐너를 포함하는 전자사진 장치가 제공되며,
그 광학 스캐너는,
본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광의 일부를 수신하도록 구성되는 수광부; 및
상기 방사된 레이저 광의 일부를 상기 수광부로 안내하도록 구성되는 광안내부를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 이해할 때 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 도 1 에 도시된 2 개의 반사층의 일부, 2 개의 공진기 스페이서 층 및 활성층에 대한 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 도 1 에 도시된 반사층들 중 하나의 개략적인 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 도 1 에 도시된 반사층들 중 다른 하나의 개략적인 단면도이다.
도 5a 내지 도5h 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 도 1 에 도시된 면 발 광 레이저 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 AlxGa1 - xAs 및 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P 각각에서 Alx 의 몰량과 열전도율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 도 8 에 도시된 2 개의 반사층의 일부, 2 개의 공진기 스페이서 층 및 활성층에 대한 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 도 10 에 도시된 반사층의 개략적인 단면도이다.
도 12 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 도 10 에 도시된 2 개의 반사층의 일부, 2 개의 공진기 스페이서 층 및 활성층에 대한 단면도이다.
도 13 은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 도 13 에 도시된 반사층의 개략적인 단면도이다.
도 15 는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 16 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 17 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 도 16 에 도시된 반사층의 개략적인 단면도이다.
도 18 은 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 도 1 에 도시된 면 발광 레이저 소자를 이용한 면 발광 레이저 어레이의 평면도이다.
도 19 는 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 화상 형성 장치를 도시하는 개략도이다.
도 20 은 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 도 19 에 도시된 면 발광 레이저 어레이의 평면도이다.
도 21 은 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 광 송신기 모듈을 나타내는 개략도이다.
도 22 는 본 발명의 제 11 실시형태에 따른 광 송신기 수신기 모듈을 나타내는 개략도이다.
도 23 은 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 24 는 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 도 23 에 도시된 4 개의 반사층, 2 개의 공진기 스페이서 층 및 활성층에 대한 단면도이다.
도 25 는 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 도 24 에 도시된 2 개의 반사층의 일부, 2 개의 공진기 스페이서 층 및 공진기(= 공진기 스페이서 층들 및 활성층)에 대한 에너지 대역도이다.
도 26 은 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 포텐셜 에너지와 알루미늄(Al) 조성비 x 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 27a 는 종래 면 발광 레이저 소자의 공진기 및 반사층의 에너지 대역도이며, 도 28b 는 또 다른 종래의 면 발광 레이저 소자의 공진기 및 반사층의 에너지 대역도이다.
도 28 은 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 열전도율과 Al 조성비 x 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 29a 내지 도 29h 는 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 도 23 에 도시된 면 발광 레이저 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 30 은 본 발명의 제 13 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 31 은 본 발명의 제 13 실시형태에 따른 도 30 에 도시된 2 개의 반사층의 개략적인 단면도이다.
도 32 는 본 발명의 제 13 실시형태에 따른 도 30 에 도시된 2 개의 다른 반사층의 개략적인 단면도이다.
도 33 은 본 발명의 제 13 실시형태에 따른 도 30 에 도시된 2 개의 반사층의 일부, 2 개의 반사층 및 공진기(= 공진기 스페이서 층 및 활성층)의 에너지 대 역도이다.
도 34 는 본 발명의 제 14 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자의 개략적인 단면도이다.
도 35 는 본 발명의 제 14 실시형태에 따른 도 34 에 도시된 2 개의 반사층의 단면도이다.
도 36 은 본 발명의 제 14 실시형태에 따른 도 34 에 도시된 2 개의 다른 반사층의 단면도이다.
도 37 은 본 발명의 제 14 실시형태에 따른 도 34 에 도시된 2 개의 반사층의 일부, 2 개의 반사층 및 공진기(= 공진기 스페이서 층 및 활성층)의 에너지 대역도이다.
도 38 은 본 발명의 제 15 실시형태에 따른 도 23 에 도시된 면 발광 레이저 소자를 이용한 면 발광 레이저 어레이의 평면도이다.
도 39 는 본 발명의 제 16 실시형태에 따른 광학 스캐너를 나타내는 개략도이다.
도 40 은 본 발명의 제 17 실시형태에 따른 광학 스캐너를 나타내는 개략도이다.
도 41 은 본 발명의 제 18 실시형태에 따른 광학 스캐너를 나타내는 개략도이다.
도 42 는 본 발명의 제 19 실시형태에 따른 광학 스캐너를 나타내는 개략도이다.
도 43 은 본 발명의 제 20 실시형태에 따른 광학 스캐너를 나타내는 개략도이다.
도 44 는 본 발명의 제 21 실시형태에 따른 광학 스캐너를 나타내는 개략도이다.
본 발명을 실행하기 위한 최적의 모드
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시형태들을 설명한다. 도면들에서, 이전에 기술된 구성요소(element)들과 동일한 구성요소들 또는 이러한 구성요소들에 대응하는 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들에 의해 참조되며, 이들에 대한 설명은 반복하지 않는다.
[제 1 실시형태]
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 면 발광 레이저 소자(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1 을 참조하면, 면 발광 레이저 소자(100)는, 기판(101), 반사층(102 및 106), 공진기 스페이서 층(103 및 105), 활성층(104), 선택(selectively) 산화층(107), 컨택트 층(108), SiO2 층(109), 절연성 수지(110), p 측 전극(111) 및 n 측 전극(112)을 포함한다. 면 발광 레이저 소자(100)는 780 nm 대의 면 발광 레이저 소자이다.
기판(101)은 면방위가 (111)A 면 방향으로 경사 각도 15 도로 경사진 (100) n 갈륨 비소(n-GaAs)로부터 형성된다. 반사층(102)은 n-Al0 .9Ga0 .1As/n-Al0 .3Ga0 .7As 의 쌍을 1 주기로 하여, 35.5 주기의 [n-Al0 .9Ga0 .1As/n-Al0 .3Ga0 .7As]으로부터 형성되고, 기판(101)의 일주면에 형성된다. 면 발광 레이저 소자(100)의 발진 파장을 λ로 하면, n-Al0 .9Ga0 .1As 및 n-Al0 .3Ga0 .7As 각각의 막 두께는 λ/4 이다.
공진기 스페이서 층(103)은 반사층(102) 상에 Ga0 .5In0 .5P로부터 형성된다. 활성층(104)은 압축 변형(strain) 조성의 양자 우묾(well) 구조를 가지며, 공진기 스페이서 층(103) 상에 형성된다.
공진기 스페이서 층(105)은 활성층(104) 상에 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로부터 형성된다. 반사층(106)은 p-Al0 .9Ga0 .1As/p-Al0 .3Ga0 .7As의 쌍을 1 주기로 한 경우, 24 주기의 [p-Al0 .9Ga0 .1As/p-Al0 .3Ga0 .7As]로부터 형성된다. p-Al0 .9Ga0 .1As 와 p-Al0 .3Ga0 .7As 의 각각의 막 두께는 λ/4 이다.
선택 산화층(107)은 p-AlAs 로부터 형성되며, 반사층(106)에 설치된다. 선택 산화층(107)은 비산화 영역(107a)과 산화 영역(107b)을 포함하며, 2 nm 의 막두께를 가진다.
컨택트 층(108)은 반사층(106)상에 p-GaAs로부터 형성된다. SiO2 층(109)은 반사층(102)의 일주면의 일부 및 공진기 스페이서 층(103), 활성층(104), 공진기 스페이서 층(105), 반사층(106), 선택 산화층(107) 및 컨택트층(108)의 단면(端面)을 피복하기 위하여 형성된다.
절연성 수지(110)는 SiO2 층(109)과 접촉하여 형성된다. p-측 전극(111)은 컨택트층(108)의 일부 및 절연성 수지(110)상에 형성된다. n-측 전극(112)은 상기 기판(101)의 이면측에 형성된다.
면 발광 레이저 소자(100)에 있어서, 기판(101)은 n측 전극(112)을 통하여 히트 싱크(113)에 접속된다.
반사층(102 및 106) 각각은 활성층(104)에서 발진된 발진광을 브래그(bragg) 다중 반사에 의해 반사하여 활성층(104)에 발진광을 제한하는 반도체 분포 브래그 반사기를 형성한다.
산화 영역(107b)는 비산화 영역(107a) 보다 작은 굴절율을 갖는다. 산화 영역(107b)은 p 측 전극(111)으로부터 주입된 전류를 활성층(104)으로 흘려보내는 경로를 비산화 영역(107a)으로 제한하는 전류 제한부(confinement part)를 형성하며, 활성층(104)에서 발진된 발진광을 비산화 영역(107a)으로 제한한다. 이에 의해, 면발광 레이저 소자(100)는 낮은 임계 전류로 발진을 수행하는 것이 가능해진다.
도 2 는 도 1 에 도시된 2 개의 반사층(102 및 106)의 일부, 2 개의 공진기 스페이서 층(103 및 105) 및 활성층(104)의 단면도이다. 도 2 를 참조하면, 활성층(104)은 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G) 및 웰(well) 층(104B, 104D 및 104F)을 포함한다. 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G) 각각은 Ga0 .5In0 .5P 로 형성되며, 웰 층(104B, 104D 및 104F) 각각은 GaInPAs 로 형성된다. 따라서, 활성층(104)은 3 개의 웰층과 4 개의 장벽층으로 형성된다. 장벽층(104A)은 공진기 스페이서 층(103)과 접촉되며, 장벽층(104G)은 공진기 스페이서 층(105)과 접촉하고 있다.
도 3 은 도 1 에 도시된 반사층(102)의 개략적인 단면도이다. 도 3 을 참조하면, 반사층(102)은 저굴절률층(1021)과 고굴절률층(1022)이 교대로 적층된 구조를 포함한다. 저굴절률층(1021)은 n-Al0 .9Ga0 .1As 로 형성된다. 고굴절율층(1022)은 n-Al0.3Ga0.7As로 형성된다. 조성 경사층(1023)은 각각의 고굴절률층(1022)과 이와 인접한 저굴절률층(1021)의 각각의 사이에 설치된다. 조성 경사층(1023)은 저굴절률층(1021)과 고굴절률층(1022)중 하나의 조성으로부터 저굴절률층(1021)과 고굴절률층(1022)중 다른 하나의 조성을 향하여 조성을 변경하는 AlGaAs로 형성된다.
상기 조성 경사층(1023)은 저굴절률층(1021)과 고굴절률층(1022) 사이의 전기 저항을 감소시키기 위하여 설치된다.
각각의 저굴절률층(1021)은 d1 의 막 두께를 가진다. 각각의 고굴절률층(1022)은 d2 의 막 두께를 가진다. 각 조성 경사층(1023)은 d3 의 막 두께를 가진다.
조성 경사층(1023)을 포함하지 않는 급준한(steep) 계면을 가지는 반사층의 경우에는, 반사층을 형성하는 저굴절률층 및 고굴절률층의 막 두께는 브래그의 다중 반사의 위상 조건을 만족하기 위하여, 레이저 발진 파장(λ = 780 nm)에 대하여 λ/4n(여기서 n 은 각 반도체층의 굴절률)으로 결정된다.
이 λ/4n 막 두께는 각 반도체층에서 발진광의 위상 변화량을 π/2로 한다. 면 발광 레이저 소자(100)에서와 같이 조성 경사층(1023)을 포함하는 경우에, 대응하는 조성 경사층(1023)을 포함하는 각 반도체층의 두께는 브래그 다중 반사의 조 건을 만족시키기 위하여 결정된다.
예를 들어, 막 두께 d3 는 20 nm 이다. 막 두께 d1 및 d2 는, d1+d3 및 d2+d3 가 브래그 다중 반사의 조건을 만족시키기 위하여 결정된다. 즉, d1+d3 및 d2+d3 는, 반사층(102)에서의 발진광의 위상 변화가 π/2 이 되도록 결정된다.
도 3 에서, 최하측 굴절률층(1021)은 기판(101)과 접촉되며, 최상측 굴절률층(1021)은 공진기 스페이서 층(103)과 접촉한다.
도 4 는 도 1 에 도시된 반사층(106)의 개략적인 단면도이다. 도 4 를 참조하면, 반사층(106)은 저굴절률층(1061), 고굴절률층(1062) 및 조성 경사층(1063)을 포함한다. 저굴절률층(1061)은 p-Al0 .9Ga0 .1As 로 형성된다. 고굴절률층(1062)은 p-Al0.3Ga0.7As 로 형성된다. 조성 경사층(1063)은 저굴절률층(1061)과 고굴절률층(1062)중 하나의 조성으로부터 저굴절률층(1061)과 고굴절률층(1062)중 다른 하나의 조성을 향하여 조성을 변경하는 AlGaAs로 형성된다.
상기 조성 경사층(1063)은 저굴절률층(1061)과 고굴절률층(1062) 사이의 전기 저항을 감소시키기 위하여 설치된다.
각각의 저굴절률층(1061)은 d4 의 막 두께를 가진다. 각각의 고굴절률층(1062)은 d5 의 막 두께를 가진다. 각 조성 경사층(1063)은 d6 의 막 두께를 가진다.
조성 경사층(1063)을 포함하지 않는 급준한(steep) 계면을 가지는 반사층의 경우에, 반사층을 형성하는 저굴절률층 및 고굴절률층의 막 두께는 브래그의 다중 반사의 위상 조건을 만족하기 위하여, 레이저 발진 파장(λ = 780 nm)에 대하여 λ/4n(여기서 n 은 각 반도체층의 굴절률)으로 결정된다.
이 λ/4n 막 두께는 각 반도체층에서 발진광의 위상 변화량을 π/2로 한다. 면 발광 레이저 소자(100)에서와 같이 조성 경사층(1063)을 포함하는 경우에, 대응하는 조성 경사층(1063)을 포함하는 각 반도체층의 두께는 브래그 다중 반사의 조건을 만족시키기 위하여 결정된다.
예를 들어, 막 두께 d6 은 20 nm 이다. 막 두께 d4 및 d5 는, d4+d6 및 d5+d6 가 브래그 다중 반사의 조건을 만족시키기 위하여 결정된다. 즉, d4+d6 및 d5+d6 은, 반사층(102)에서의 발진광의 위상 변화가 π/2 이 되도록 결정된다.
도 4 에서, 최하측 굴절률층(1061)은 기판(105)과 접촉되며, 최상측 굴절률층(1061)은 공진기 스페이서 층(108)과 접촉한다.
도 5a 내지 도 5h 는 도 1 에 도시된 면 발광 레이저 소자(100)의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 5a 를 참조하면, 일련의 동작이 개시하는 경우에, MOCVD(유기 금속 기상 성장법: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 기판(101)상에 반사층(102), 공진기 스페이서 층(103), 활성층(104), 공진기 스페이서 층(105), 반사층(106), 선택 산화층(107)으로 기능하는 p-AlAs 층 및 컨택트 층(108)을 순차적으로 적층한다.
이 경우에, 반사층(102)의 n-Al0 .9Ga0 .1As 및 n-Al0 .3Ga0 .7As 는 트리메칠알루미늄(TMA), 트리메칠갈륨(TMG), 아르신(AsH3) 및 셀렌화 수소(H2Se)를 원료로서 이용 하여 형성되며, 공진기 스페이서 층(103)의 Ga0 .5In0 .5P 는 트리메칠갈륨(TMG), 트리메칠인듐(TMI) 및 포스핀(PH3)을 원료로서 이용하여 형성된다.
또한, 활성층(104)의 GaInPAs 는 트리메칠갈륨(TMG), 트리메칠인듐(TMI), 포스핀(PH3) 및 아르신(AsH3)을 원료로서 이용하여 형성되며, 활성층(104)의 Ga0.5In0.5P는 트리메칠갈륨(TMG), 트리메칠인듐(TMI) 및 포스핀(PH3)을 원료로서 이용하여 형성된다.
또한, 공진기 스페이서 층(105)의 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 는, 트리메칠알루미늄(TMA), 트리메칠갈륨(TMG), 트리메칠인듐(TMI) 및 포스핀(PH3)을 원료로서 이용하여 형성된다.
또한, p-Al0 .9Ga0.1As/p-Al0 .3Ga0 .7As 는, 트리메칠알루미늄(TMA), 트리메칠갈륨(TMG), 아르신(AsH3) 및 테트라브로민화 탄소(carbon tetrabromide)(CBr4)를 원료로서 사용하여 형성된다. 테트라브로민화 탄소(CBr4)는 디메칠 아연(DMZn)으로 대체될 수도 있다.
또한, 선택 산화층(107)의 p-AlAs 는 트리메칠알루미늄(TMA), 아르신(AsH3) 및 테트라브로민화 탄소(CBr4)를 원료로서 사용하여 형성되며, 컨택츠 층(108)의 p-GaAs 는 트리메칠알루미늄(TMA), 아르신(AsH3) 및 테트라브로민화 탄소(CBr4)를 원 료서 사용하여 형성된다. 이 경우에, 테트라브로민화 탄소(CBr4)는 디메칠 아연(DMZn)으로 대체될 수도 있다.
그 후, 도 5b 에 나타낸 바와 같이 컨택트 층(108) 상에 레지스트를 도포하고, 사진제판기술을 이용하여 컨택트층(108) 상에 레지스트 패턴(120)을 형성한다.
일단 레지스트 패턴(120)이 형성되면, 그 형성된 레지스트 패턴(120)을 마스크로서 이용하여 공진기 스페이서 층(103), 활성층(104), 공진기 스페이서 층(105), 반사층(106), 선택 산화층(107)로서 기능하는 p-AlAs 층 및 컨택트 층(108)의 주변부를 건식 에칭에 의해 제거한 후, 도 5c 에 도시된 바와 같이 레지스트 패턴(120)을 제거한다.
건식 에칭은 Cl2, BCl3 또는 SiCl4와 같은 할로겐계 가스를 도입하고, RIBE(반응성 이온 빔 에칭법; Reactive Ion Beam Etching), ICP(유도 결합 플라즈마; Inductively Coupled Plasma) 에칭법 또는 RIE(반응성 이온 에칭법; Reactive Ion Etching)에 따른 플라즈마를 이용하여 수행된다.
도 5c 에 도시된 공정 이후에, p-AlAs 층(107)은, 85 ℃로 가열된 물을 질소 가스로 버블링한 분위기에서 시료(sample)[구조]를 350℃에서 가열함으로써, 상기 p-AlAs 층의 주위로부터 중앙부로 향하여 산화되어, 도 5d 에 도시된 바와 같이 p-AlAs 층(107)(선택 산화층(107))에 비산화 영역(107a)과 산화 영역(107b)을 형성한다. 이 경우에, 비산화 영역(107a)은 4 ㎛ 의 정방형으로 이루어진다.
그 후, CVD(화학적 기상 증착법)을 이용하여 시료의 전체에 SiO2 층(109)을 형성하고, SiO2 층은 도 5e 에 도시된 사진제판기술을 이용하여 광출사부로서 기능하는 영역 및 그 주변 영역으로부터 제어된다.
다음으로, 시료의 전체에 절연성 수지(110)를 스핀 코팅에 의해 도포하고, 도 5f 에 도시된 바와 같이 광출사부로서 기능하는 영역으로부터 상기 절연성 수지(110)를 제거한다.
절연성 수지(110)를 형성한 이후에, 광출사부로서 기능하는 영역 상에 미리 결정된 크기를 가지는 레지스트 패턴을 형성하고, p-측 전극 재료를 기상 증착에 의해 시료의 전체 표면에 형성한다. 그 후, 도 5g 에 도시된 바와 같이 레지스트 패턴 상의 p-측 전극 재료를 리프트 오프(lift-off)에 의해 제거하여, p-측 전극(111)을 형성한다. 그 후, 도 5h 에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 이면측을 연마하고, 기판(101)의 이면측에 n 측 전극(112)을 형성한다. 어닐링에 의해 p-측 전극(111)과 n-측 전극(112) 사이의 오믹 도전(ohmic conduction)을 행한다. 이에 의해, 면 발광 레이저 소자(100)를 제조한다.
면 발광 레이저 소자(100)에서, 활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)는 GaInPAs 로 형성되며, 활성층(104)과 접촉하는 공진기 스페이서 층(105)은 (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P로 형성된다. 이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P는 웰 층(104B, 104D 및 104F)을 형성하는 GaInPAs 보다 더 큰 밴드 갭을 가진다.
따라서, 면 발광 레이저 소자(100)에서, 활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)와 공진기 스페이서 층(105) 사이의 밴드 갭의 차이는, AlGaAs 계의 반도체 재료의 공진기 스페이서 층(105)을 형성하는 경우에서 보다 크게 될 수 있다. 그 결과, 웰 층(104B, 104D 및 104F)에서의 캐리어 제한율이 향상되므로, 면 발광 레이저 소자(100)의 출력이 향상된다.
표 1 은, 각각 AlGaAs/AlGaAs로부터 공진기 스페이서 층(103 및 105) 및 웰 층(104B, 104D 및 104F)을 형성하는 경우에 그리고 각각 AlGaInP/GaInPAs로부터 공진기 스페이서 층(103 및 105) 및 웰 층(104B, 104D 및 104F)을 형성하는 경우에 공진기 스페이서 층(103 및 105)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭(Eg) 차(ΔEg)와, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)과 웰층(104B, 104D 및 104F) 사이의 밴드 갭(Eg) 차(ΔEg)를 도시한다.
표 1
파장 780nm 850nm(Ref.)
스페이서층/양자 웰 활성층 AlGaAs/AlGaAs 계 재료 스페이서층/양자 웰 활성층 AlGaInP/GaInPAs계 재료 스페이서층/양자 웰 활성층 AlGaAs/GaAs계 재료
스페이서층 Al0 .6Ga0 .4As (Eg=2.0226eV) (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P (Eg(x=0.7)=2.324eV) Al0 .6Ga0 .4As (Eg=2.0226eV)
활성층 양자 웰 활성층 Al0 .12Ga0 .88As (Eg=1.5567eV) GaInPAs (압축 변형) (Eg=1.5567eV) GaAs Eg=1.42eV
장벽층 Al0 .3Ga0 .7As (Eg=1.78552eV) GaxIn1 - xP (격자 변형) (Eg(x=0.6)=1.87eV) Al0 .3Ga0 .7As (Eg=1.78552eV)
스페이서층과 웰층 사이의 Eg 차(ΔEg) 456.9meV 787.3meV 602.6meV
장벽층과 웰층 사이의 Eg 차(ΔEg) 228.8meV 313.3meV 365.5meV
공진기 스페이서 층(103 및 105)/활성층(104)의 웰 층(104B. 104D 및 104F)에 대한 AlGaAs/AlGaAs를 이용하는 경우에, 780 nm 의 발진 파장을 가지는 면 발광 레이저 소자에서의 공진기 스페이서 층(103 및 105)와 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는 465.9 meV 이고, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104C) 과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는 228.8 meV이다.
공진기 스페이서 층(103 및 105)/활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)에 AlGaAs/GaAs를 이용하는 경우에, 850 nm 의 발진 파장을 가지는 면 발광 레이저 소자에서의 공진기 스페이서 층(103 및 105)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는 602.6 meV 이고, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는 365.5 meV이다.
한편, 공진기 스페이서 층(103 및 105)/활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)에 AlGaInP/GaInPAs를 이용하는 경우에, 780 nm 의 발진 파장을 가지는 면 발광 레이저 소자에서의 공진기 스페이서 층(103 및 105)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는 767.3 meV 이고, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는 313.3 meV이다.
공진기 스페이서 층(103 및 105)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차와 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 갭 차는, 각각 AlGaInP 및 GaInPAs 에 대하여 종래에 공진기 스페이서 층(103 및 105)과 활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)을 형성하는 것 보다 현저하게 크게 될 수 있다. 그 결과, 웰 층(104B, 104D 및 104F)에 캐리어들을 제한하는 효과가 현저하게 커지므로, 면 발광 레이저 소자(100)는 낮은 임계값으로 발진하고 고출력의 발진광을 방사한다. 이 효과는, 실질적으로 GaAs 기판과 동일한 격자 상 수를 가지는 AlGaAs계로 형성된 780 nm 또는 850 nm 의 면 발광 레이저 소자에 의해 생성될 수 없다.
또한, 면 발광 레이저 소자(100)에서, 활성층(104)의 기판(101)측에 배치된 공진기 스페이서 층(103)은 Ga0 .5In0 .5P로 형성되며, 활성층(104)에 대하여 기판(101)의 대향측에 배치되는 공진기 스페이서 층(105)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 형성된다.
도 6 은 열전도율과, AlxGa1 - xAs 및 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P 각각에서의 Al 몰량 x 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6 에서, 수직축은 열전도율을 나타내며, 수평축은 AlxGa1 - xAs(0≤x≤1) 또는 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P(0≤x≤1)에서의 Al 몰량 x 를 나타낸다. 곡선 k1 은 AlxGa1 - xAs 에서의 Al 몰량 x 와 열전도율 사이의 관계를 나타내며, 곡선 k2 는 GaAs 와 격자정합되는 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P 에서의 Al몰량 x 사이의 관계를 나타낸다.
Ga0 .5In0 .5P(도 6 에서 x=0)의 열전도율은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P(도 6 에서 x=0.7)의 열전도율 보다 크다. 특히, Ga0 .5In0 .5P(도 6 에서 x=0)의 열전도율은 0.157 W/Kcm 이고, (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P(도 6 에서 x=0.7)의 열전도율은 0.056 W/Kcm 이다. 따라서, Ga0 .5In0 .5P(도 6 에서 x=0)의 열전도율은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P(도 6 에서 x=0.7)의 열전도율의 대략 3 배이다(곡선 k2 참조).
따라서, 면 발광 레이저 소자(100)에서, 높은 열전도율을 가지는 반도체 재 료는 활성층(104)의 기판(101) 측에 배치된다.
그 결과, 면 발광 레이저 소자(100)의 활성층(104)에서 레이저광이 발진하여 활성층(104)에서 열이 생성되는 경우에도, 그 생성된 열은 높은 열전도율을 가진 공진기 스페이서 층(103)을 방열 루트로서 이용하여 기판(101)으로 전파하여, 기판(101)으로부터 히트 싱크(113)으로 방사된다.
그 결과, 활성층(104)의 온도 상승을 억제할 수 있어, 고출력 및 고성능 특성을 얻을 수 있다.
이와 같이, 면 발광 레이저 소자(100)는, 상술한 캐리어 제한 효과 및 활성층(104)에서 생성된 열의 방열특성의 향상으로 인해, 더 높은 출력의 발진광을 방사할 수 있다.
또한, 면 발광 레이저 소자(100)는 Al을 함유하지 않은 활성층(104)을 구비한다. 따라서, 산소가 포획되는 것을 방지하여 활성층(104)에서 비발광 재결합 센터가 형성되는 것을 방지할 수 있으므로, 면 발광 레이저 소자(100)의 가용 서비스 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 공진기 스페이서 층(103)은 Ga0 .5In0 .5P 로 형성되고, 공진기 스페이서 층(105)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 형성되므로, 면 발광 레이저 소자(100)는 활성층(104)에 대하여 비대칭적으로 배치되는 반도체 재료를 가진다.
또한, 면 발광 레이저 소자(100)에서, 공진기 스페이서 층(103)은 Ga0 .5In0 .5P 로 형성되고, 공진기 스페이서 층(105)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 형성되며, 여기서 Ga0.5In0.5P 는 도 6 의 곡선 k2 에 의해 표시된 바와 같이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P보다 열전도율이 크다. 따라서, 면 발광 레이저 소자(100)에서, 공진기 스페이서 층(105)의 일부는, (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 형성되고, 공진기 스페이서 층(103)은, 활성층(104)에 대하여 공진기 스페이서 층(105)가 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P를 포함하는 위치의 대칭 위치에서 Ga0 .5In0 .5P 보다 더 큰 열도전율을 가지는 반도체 재료 (Ga0 .5In0 .5P)를 포함한다.
활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)은 GaInPAs 로 형성되는 것으로 상술하였다. 그러나, 본 발명에서, 웰 층(104B, 104D 및 104F)은 이것으로 제한되지 않으며, 일반적으로 웰 층(104B, 104D 및 104F)는 GaaIn1 - aPbAs1 -b(0≤a≤1, 0≤b≤1)로 형성될 수 있다.
또한, 활성층(104)의 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)은 Ga0 .5In0 .5P로 형성되는 것으로 상술하였다. 그러나, 본 발명에서, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)는 이것으로 제한되지 않으며, 일반적으로 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)은 GacIn1 -cP(0＜c＜1)로 형성될 수 있다.
또한, 활성층(104)의 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)은 인장 변형(tensile strain)을 가지는 반도체 재료로 형성될 수도 있다. 이 경우에, 일반적으로, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)은 웰 층(104B, 104D 및 104F)보다 더 큰 대역 갭을 가지는 GacIn1 - cPeAs1 -e (0≤c≤1, 0≤e≤1)로 형성된다. 또한, 양자 웰 활성층이 압축 변형을 가지는 경우에, 변형 보상 효과가 장벽층의 인장 변형에 의해 생성되므로 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 큰 변형을 가지는 양자 웰 활성층을 채용할 수 있으므로, 더 큰 변형 효과가 생성될 수 있다.
장벽층이 Al 이 없는 GacIn1 - cPdAs1 -d로 형성되는 경우에, 격자 상수가 동일하면, GaInP는 가장 큰 대역 갭을 가진다. 또한, 작은 격자 상수를 가지는 반도체 재료는 더 큰 대역 갭을 가진다. 따라서, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)을 GacIn1-cPdAs1-d 로 형성함으로써, 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)과 웰 층(104B, 104D 및 104F) 사이의 대역 불연속을 증가시킬 수 있으므로, 이득이 커진다. 이에 의해 낮은 임계치 동작 및 고출력 동작을 행할 수 있다. 예를 들어, Ga0 .6In0 .4P로 형성된 인장 변형층은 2.02 eV 의 대역갭을 가지며, Ga0 .5In0 .5P로 형성된 격자 정합층은 1.87 eV의 대역갭을 가진다. 따라서, 인장 변형층은 대역갭이 150 meV 만큼 더 크다.
또한, 공진기 스페이서 층(105)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 로 형성되는 것으로 상술한다. 그러나, 본 발명에서, 공진기 스페이서 층(105)은 이것으로 제한되지 않으며, 일반적으로 공진기 스페이서 층(105)은 (AldGa1 -d)fIn1 - fP (0≤d≤1, 0≤f≤1)으로 형성될 수도 있다. 또한, 공진기 스페이서 층(105)을 형성하는 (AldGa1 -d)fIn1 -fP는 복수의 반도체 층들로 형성될 수 있거나 또는 미량의 다른 원소를 함유할 수도 있다.
또한, 공진기 스페이서 층(103)은 Ga0 .5In0 .5P로 형성되는 것으로 상술하였다. 그러나, 본 발명에서, 공진기 스페이서 층(103)은 이것으로 제한되지 않으며, 일반적으로 공진기 스페이서 층(103)은 (AlgGa1 -g)hIn1 - hP (0≤g≤1, 0≤h≤1)로 형성될 수도 있으며, 공진기 스페이서 층(105)을 형성하는 (AldGa1 -d)fIn1 - fP (0≤d≤1, 0≤f≤1) 보다 더 큰 열전도율을 가지는 반도체 재료로 형성될 수도 있다. 또한, 공진기 스페이서 층(103)은 공진기 스페이서 층(105)보다 더 큰 열전도율을 가지는 AlzGa1-zAs(0≤z≤1)로 형성될 수도 있다.
또한, 상술된 바와 같이, MOCVD 는 면 발광 레이저 소자(100)의 각 반도체 층을 형성하는 방법으로 사용된다. 그러나, 본 발명에서, 방법은 이것으로 제한되지 않으며, MEB(분자선 결정 성장법; Molecular Beam Epitaxy)과 같은 다른 결정 성장 방법들을 사용할 수도 있다.
또한, 공진기 스페이서 층(103 및 105)는 활성층(104)에 대하여 비대칭적인 반도체 재료로 형성되는 것으로 상술하였다. 본 발명에서, 각각 공진기 스페이서 층(103) 의 기판(101) 측에 그리고 공진기 스페이서 층(105) 의 컨택트 층(108) 측에 배치되는 반사층(102 및 106)은, 활성층(104)에 대하여 비대칭적인 반도체 재료로 형성될 수도 있다.
또한, 제 1 실시형태에서는, AlGaInP 재료는 공진기 스페이서 층(103 및 105)에 사용되고, GaInPAs는 장벽층(104A, 104C, 104E 및 104G)과 활성층(104)의 웰 층(104B, 104D 및 104F)에 사용된다. 면 방위가 (111)A 면 방향으로 15 도의 경사 각도로 경사진 (100) GaAs 기판(101) 상에 형성되므로, 자연 초격자의 형성으로 인한 대역 갭의 저하, 힐록(hillock)(힐 형상의 결함; hill-shaped defect)의 생성으로 인한 표면 특성의 저하 및 비발광 재결합 센터의 영향을 감소시킬 수 있다.
또한, 활성층(104)은 압축 변형을 가지므로, 용량이 큰(heavy) 홀과 용량이 작은(light) 홀의 대역 분리로 인해 이득의 증대가 커진다. 그 결과, 면 발광 레이저 소자(100)가 높은 이득을 가지므로, 면 발광 레이저 소자(100)는 낮은 발진 임계값에서 고출력을 가진다. 이 효과는 실질적으로 GaAs 기판과 동일한 격자 상수를 가지는 AlGaAs계 780 nm 또는 850 nm 의 면 발광 레이저 소자를 사용해서는 생성될 수 없다.
또한, 제 1 실시형태에서, (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P는 공진기 스페이서 층(105)에 사용되는 반면에, Ga0 .5In0 .5P는 공진기 스페이서 층(103)에 사용된다. 전자는 정공보다 가볍다. 따라서, 캐리어 제한에서 주로 문제가 되는 것은 p 측이다. 한편, n 측의 Ga0 .5In0 .5P의 대역 갭은 대략 1.91 eV 이고, 홀 제한은 활성층(104)의 780 nm 대역 갭에 대하여 충분하다.
또한, GacIn1 - cPdAs1 -d (0≤c≤1, 0≤d≤1)로 형성되는 양자 웰 활성층(=활성층(104))을 이용하는 경우에, 조성을 변경함으로써 예를 들어 650 nm 대역의 단파장의 적색 면 발광 반도체 레이저를 제조할 수 있다. 이 경우에, 장벽층은 Al을 함유하도록 요구된다. 따라서, Al을 함유하지 않은 구성의 효과가 얻어질 수 없지 만, 상술한 방열 효과가 생성될 수 있다. 또한, 850 nm, 980 nm 또는 1.2 ㎛ 대역에서의 파장과 같이, 780 nm 보다 더 긴 파장의 면 발광 레이저를 제조할 수도 있다. 이 경우에, 캐리어 제한을 포함하는 상술한 효과가 얻어질 수 있다. 또한, (Ga)InAs 등을 이용하는 양자 도트(dot)는 웰 층을 대신하여 활성층으로 이용될 수도 있다.
제 1 실시형태에서와 같이, 광 출사 방향을 기판(101)과 반대측으로 하여, 기판(101) 측을 CAN 과 패키지에 실장하는 경우가 종종 있다. 이 경우에, 기판(101)측은 주요한 방열 루트로서 기능한다. 또한, 정션 다운(junction-down) 실장에 의해 기판측을 광 출사 방향으로 하는 경우에, 상측의 반사층(106)은 주요한 방열 루트로서 기능한다. 여기서, 히트 싱크는 실장측과 접촉하는 것을 지칭하며, 직접 패키지에 도전성 수지로 실장될 수도 있거나 또는 도전성이 높은 CuW 등의 금속에 AuSn을 통하여 실장될 수도 있다.
반사층(102)는 제 1 반사층을 형성할 수도 있으며, 반사층(106)은 제 2 반사층을 형성할 수도 있다.
또한, 공진기 스페이서 층(103)은 제 1 공진기 스페이서 층을 형성할 수도 있으며, 공진기 스페이서 층(105)은 제 2 공진기 스페이서 층을 형성할 수도 있다.
[제 2 실시형태]
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100A) 의 개략적인 단면도이다. 도 7 를 참조하면, 면발광 레이저 소자 (100A) 는 도 1 에 도시된 면발광 레이저 소자 (100) 의 공진기 스페이서층 (103) 이 공진기 스페이서 층 (103A) 으로 대체되어 있는 점을 제외하고는 면발광 레이저 소자 (100) 와 동일하다.
공진기 스페이서층 (103A) 는 Al0 .4Ga0 .6As 로 형성되어 있다. 면발광 레이저 소자 (100A) 에서, 공진기 스페이서층 (105) 이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 로 형성되어 있기 때문에, 공진기 스페이서층 (103A) 는 공진기 스페이서층 (105) 보다 큰 열전도성을 갖는다 (도 6 의 곡선 k1, k2 참조). 따라서, 면발광 레이저 소자 (100A) 는 활성층 (104) 에 대해 비대칭인 반도체 물질로 형성된 2개의 공진기 스페이서층 (103A, 105) 를 가지며, 활성층 (104) 의 기판 (101) 측에 있는 공진기 스페이서층 (103A) 는 활성층 (104) 의 다른 측에 배치된 공진기 스페이서층 (105) 의 반도체 물질 보다 큰 열전도성을 갖는 반도체 물질로 형성되어 있다. 그 결과, 활성층 (104) 에서 발생된 열을 기판 (101) 쪽으로 소산시킬 수 있어, 면발광 레이저 소자 (100A) 는 개선된 출력 특성을 갖게 된다.
면발광 레이저 소자 (100A) 는 도 5A∼5H 에 따른 공정으로 제작된다. 이 경우, 공진기 스페이서층 (103) 는 공진기 스페이서층 (103A) 으로 보아도 된다.
그외 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 동일하다.
[제 3 실시형태]
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100B) 의 개략적인 단면도이다. 도 8 를 참조하면, 면발광 레이저 소자 (100B) 는 도 1 에 도시된 면발광 레이저 소자 (100) 의 공진기 스페이서층 (103) 이 공진기 스페이서층 (103B) 으로 대체되어 있는 점을 제외하고는 면발광 레이저 소자 (100) 와 동일하다.
도 9 는 도 8 에 도시된 두 반사층 (102, 106), 두 공진기 스페이서층 (103B, 105) 및 활성층 (104) 의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 9 를 참조하면, 공진기 스페이서층 (103B) 는 스페이서층 (1031, 1032) 을 포함한다. 스페이서층 (1031) 은 반사층 (102) 와 접촉하여 형성되고, 스페이서층 (1032) 은 스페이서층 (1031) 및 활성층 (104) 와 접촉하여 형성된다.
스페이서층(1031)은 격자 정합성 Ga0 .6In0 .5P 로 형성되어 있고, 스페이서층 (1032)은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 로 형성되어 있다.
면발광 레이저 소자 (100B) 에 따르면, 활성층 (104) 와 접촉하는 스페이서층 (1032) 는 공진기 스페이서층 (103B) 에서 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 로 형성된다. 따라서, 캐리어 구속도가 면발광 레이저 소자 (100) 에서 보다 면발광 레이저 소자 (100B) 에서 더 크게 되며, 그래서 면발광 레이저 소자 (100B) 가 더 높은 출력을 낼 수 있다.
면발광 레이저 소자 (100B) 는 도 5A ∼ 5H 에 따른 공정으로 제작된다. 이 경우, 공진기 스페이서층 (103) 는 공진기 스페이서층 (103B) 로 보아도 된다.
또한, 제 3 실시형태에서는, Ga0 .6In0 .5P 와 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 는 제 1 실시형태에서 기재된 다른 물질로 대체될 수도 있다. 그리고, 공진기 스페이서층 (103B) 은 3개 이상의 층을 가질 수도 있다.
그외 제 3 실시형태는 제 1 실시형태와 동일하다.
[제 4 실시형태]
도 10 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100C) 의 개략적인 단면도이다. 도 10 을 참조하면, 면발광 레이저 소자 (100C) 는 도 1 에 도시된 면발광 레이저 소자 (100) 의 공진기 스페이서층 (103), 활성층 (104), 공진기 스페이서층 (105) 및 반사층 (106) 이 공진기 스페이서층 (103C), 활성층 (104a), 공진기 스페이서층 (105A) 및 반사층 (106A) 으로 대체되어 있는 점을 제외하고는 면발광 레이저 소자 (100) 와 동일하다.
도 11 은 도 10 에 도시된 반사층 (106A) 의 단면도이다. 도 11 을 참조하면, 반사층 (106A) 은 도 4 의 반사층 (106) 의 최하부 저굴절률층 (1061) 이 저굴절률층 (1061A) 로 대체되어 있다는 점을 제외하고는 반사층 (106) 과 동일하다.
저굴절률층 (1061A) 은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 로 형성되어 있고, 공진기 스페이서층 (105A) 과 접촉한다. 또한, 저굴절률층 (1061A) 은 막두께 (d4) 를 가지며, d4+d6 및 d5+d6 은 반사층 (106A) 에서 발진광의 위상 변화량이 π/2 가 되도록 결정된다.
도 12 는 도 10 에 도시된 두 반사층 (102, 106A), 두 공진기 스페이서층 (103C, 105A) 및 활성층 (104a) 의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 12 를 참조하면, 공진기 스페이서층 (103C) 는 격자 정합성 (Al0 .2Ga0 .8)0.5In0 .5P 로 형성된다. 또한, 활성층 (104a) 은 인장 변형을 갖는 Ga0 .6In0 .4P 로 형성된 장벽층 (104A', 104C', 104E', 104G') 및 제 1 실시형태에서 설명한 웰층 (104B, 104D, 104F) 를 포함한다. 그리고, 공진기 스페이서층 (105A) 은 (Al0 .2Ga0 .8)0.5In0 .5P 로 형성되어 있다.
상기한 바와 같이, 활성층 (104a) 의 웰층 (104B, 104D, 104F) 은 GaInPAs으로 형성되고, 공진기 스페이서층 (105A) 는 (Al0 .2Ga0 .8)0.5In0 .5P 로 형성되며, 공진기 스페이서층 (105A) 과 접촉하는 반사층 (106A) 의 저굴절률층 (1061A) 는 (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P 로 형성된다. 따라서, 저굴절률층 (1061A) 은 캐리어를 활성층 (104a) 에 구속한다. 그 결과, 면발광 레이저 소자 (100B) 는 높은 출력을 가질 수 있다.
또한, 공진기 스페이서층 (103B) 과 접촉하는 반사층 (102) 의 저굴절률층 (1021) 은 Al0 .9Ga0 .1As 로 형성된다. 또한, Al0 .9Ga0 .1As 은 도 6 의 곡선 k1, k2 로 나타낸 바와 같이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 보다 열전도성이 크다. 보다 구체적으로, Al0.9Ga0.1As (도 6 에서 x=0.9) 의 열전도성은 0.255 W/Kcm 이고(도 6 에서 곡선 k1 으로 표시), (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P (도 6 에서 x=0.7 ) 의 열전도성은 0.056 W/Kcm 이다. 결과적으로, Al0 .9Ga0 .1As 의 열전도성은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 의 열전도성의 대략 5배이다.
그 결과, 면발광 레이저 소자 (100C) 의 활성층 (104a) 에서 발생된 열은 열소산 경로로서 기판 (101) 측에 배치된 반사층 (102) 에 의해 기판 (101) 에 전 달되어, 활성층 (104a) 의 온도 증가가 억제된다.
따라서, 상기한 캐리어 구속 효과의 조합으로 면발광 레이저 소자 (100C) 는 높은 출력을 가질 수 있다.
그러므로, 면발광 레이저 소자 (100C) 에 따르면, 반사층 (106A) 을 형성하는 저굴절률층 (1061, 1061A) 중에서 활성층 (104a) 에 가장 가깝게 배치되는 저굴절률층 (1061A) 은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 로 형성되고, 반사층 (102) 을 형성하는 저굴절률층 (1021) 들 중에서 활성층 (104a) 에 가장 가깝게 배치되는 저굴절률층 (1021) 은 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 보다 열전도성이 큰 Al0 .9Ga0 .1As 로 형성된다.
일반적으로, (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 은 (AleGa1 -e)fIn1 - fP (0〈 e ≤1, 0 ≤ f ≤1) 이고, Al0 .9Ga0 .1As 은 AlxGa1 - xAs (0〈 x ≤1) 일 수 있다. ,
따라서, 면발광 레이저 소자 (100C) 에서, 반사 층 (102) 을 형성하는 저굴절률층 (1021) 들 중에서 활성층 (104a) 에 가장 가깝게 배치되는 저굴절률층 (1021) 은 Al0 .9Ga0 .1As 로 형성되고, 반사층 (106A) 을 형성하는 저굴절률층 (1061, 1061A) 중에서 활성층 (104a) 에 가장 가깝게 배치되는 저굴절률층 (1061A) 은 (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P 로 형성된다. 따라서, 면발광 레이저 소자 (100C) 는 활성층 (104a) 에 대해 비대칭으로 배치된 반도체 재료를 갖는다.
활성층 (104a) 의 웰층 (104B, 104D, 104F) 은 전술한 바와 같이 GaInPAs으로 형성된다. 하지만, 본 발명에서, 웰층 (104B, 104D, 104F) 은 이에 한정되지 않고, 일반적으로, 웰층 (104B, 104D, 104F) 은 GaP를 제외하고 (GaaIn1 -a)bP1 - bAs (0≤a≤1, 0≤b≤1) 로 형성될 수 있다.
또한, 활성층 (104a) 의 장벽층 (104A', 104C', 104E', 104G') 은 전술한 바와 같이 Ga0 .6In0 .4P 으로 형성된다. 하지만, 본 발명에서, 장벽층 (104A', 104C', 104E', 104G') 은 이에 한정되지 않고, 일반적으로, 활성층 (104a) 의 장벽층 (104A', 104C', 104E', 104G') 은 웰층 (104B, 104D, 104F) 보다 대역갭이 더 큰 (GacIn1-c)dP1-dAs (0≤c≤1, 0≤d≤1) 로 형성될 수 있다.
또한, 면발광 레이저 소자 (100C) 에서, 반사층 (106A) 에 있는 저굴절률층 (1061A) 과 그에 인접한 고굴절률층 (1062) 사이에 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P 로 형성된 중간층을 제공하는 것이 바람직하다.
AlGaAs계 재료와 AlGaInP계 재료의 이종접합에서, AlGaInP계 재료중 Al 조성이 크면 가전자대(valence band)의 불연속성이 커지게 된다. 그러나, 작은 Al 조성을 갖는 중간층을 삽입함으로써 가전자대의 불연속성을 줄일 수 있으며, 이리하여 반사층 (106A) 의 저항을 줄일 수 있다. 중간층은 As 를 함유할 수도 있다.
공진기 스페이서층 (103C) 은 제 1 공진기 스페이서층을 형성할 수 있고, 공진기 스페이서층 (105A) 은 제 2 공진기 스페이서층을 형성할 수 있다.
또한, 반사층 (106A) 은 제 2 반사층을 형성할 수 있다.
면발광 레이저 소자 (100C) 는 도 5A∼5H 에 나타낸 공정으로 제작된다. 이 경우, 공진기 스페이서층 (103), 활성층 (104), 공진기 스페이서층 (105) 및 반 사층 (106) 은 각각 공진기 스페이서층 (103C), 활성층 (104a), 공진기 스페이서층 (105A) 및 반사층 (106A) 으로 보아도 된다.
또한, 제 4 실시형태에 따르면, (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 은 공진기 영역에 가장 가까운 p 측 반사층 (106A) 의 저굴절률층 (1061A) 에 채용되며, Al0 .9Ga0 .1As 은 n측 반사층 (102) 의 저굴절률층 (1021)에 사용된다. 전자의 구속에 유효한 넓은 갭의 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 은 도핑될 수 있다. 이 경우, Zn 또는 Mg 가 도펀트로서 사용될 수 있다. 그러나, Zn 및 Mg 은 AlGaAs 용 도펀트로 사용되는 C 보다 확산속도가 크다. (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 층이 제 1 실시형태에서 처럼 공진기 영역에 제공되고 이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 층이 도핑된다면, 도펀트는 활성층 (104) 안으로 확산되어 이 층에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 그러나, 제 4 실시형태에 따르면, (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P 는 공진기 영역 보다 더 먼 반사층 (106A) 에 제공되므로, 도펀트 확산의 부정적인 영향이 감소된다.
통상적으로, 공진기 영역의 상부에서 AlGaAs계 재료와 AlGaInP계 재료의 계면에서 공진기 영역과 반사경의 계면은 전계강도 분포의 안티노드에 배치되고, 주성분으로 A1, In 및 P 를 함유하는 반도체층이 공진기 영역의 최상부에 제공된다. 따라서, 주성분으로 A1, Ga 및 As 를 함유하는 반도체층을 포함하는 상부 반사경과의 계면은 광학 흡수 효과가 큰 전계강도 분포의 안티노드에 배치된다. 그러나, 주성분으로 A1, In 및 P 를 함유하는 반도체층에서 주성분으로 A1, Ga 및 As 를 함유하는 반도체층의 결정 성장이 일어나는 경우, In 캐리오버와 같은 In 의 분리가 일어나기 쉬운데, 이는 억제되어야 한다. 이 문제는 주성분으로 A1, In 및 P 를 함유하는 반도체층에서 주성분으로 A1, Ga 및 As 를 함유하는 반도체층의 결정 성장이 일어나는 경우에 현저하게 나타난다.
한편, 제 4 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100C) 는, 공진기 영역에 가장 가까운 반사층 (106A) 의 저굴절률층 (1061A) 이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 이고 따라서 주성분으로 A1, In 및 P 를 함유하는 반도체층과 주성분으로 A1, Ga 및 As 를 함유하는 반도체층(상부 반사층 (106A) 의 일부)의 계면이 전계강도 분포의 노드에 배치됨으로써 계면에서의 광학 흡수 효과를 크게 줄일 수 있도록 구성된다. 따라서, 어느 정도의 In 분리가 일어나더라도, 문턱값 증가의 역효과를 크게 억제할 수 있다.
또한, 주성분으로 A1, In 및 P 를 함유하는 반도체층과 주성분으로 A1, Ga 및 As 를 함유하는 반도체층(상부 반사층 (106A) 의 일부)의 사이에 얇은 In 분리 방지 층을 제공해서 In 분리를 줄이는 것이 바람직하다. AlyGa1 - yAs (0 ≤ y < x ff≤1) 의 고굴절률층과 (AlaGa1 -a)bIn1 - bP (0〈 a ≤1, 0 ≤ b ≤1) 의 저굴절률층을 적층시키는 경우, (AlaGa1 -a)bIn1 - bP (0〈 a ≤1, 0 ≤ b ≤1) 보다 Al 조성이 작은 (Ala1Ga1 - a1)b1In1 - b1P (0 ≤ a1 < a ≤1, 0 ≤ b1 ≤1) 의 중간층 (In 분리 방지층) 을 계면에 제공할 수도 있다.
(AlaGa1 -a)bIn1 - bP (0〈 a ≤1, 0 ≤ b ≤1) 의 저굴절률층에 AlyGa1 - yAs (0 ≤ y < x ≤1) 의 고굴절률층을 적층시키는 경우, Al 조성이 더 작은 중간층을 이들 두 굴절률층 사이에 두면 계면에서의 Al 조성을 줄일 수 있다. 따라서, 더 넓은 조건 범위에서 (AlaGa1 -a)bIn1 - bP (0〈 a ≤1, 0 ≤ b ≤1) 의 저굴절률층에 AlyGa1 - yAs (0 ≤ y < x ≤1) 의 고굴절률층을 쉽게 형성할 수 있다.
또한, AlGaAs계 재료와 AlGaInP계 재료의 이종접합에서, AlGaInP계 재료중 Al 조성이 크면 가전자대의 불연속성이 커지게 된다. 그러나, 작은 Al 조성을 갖는 중간층을 삽입함으로써 가전자대의 불연속성을 줄일 수 있으며, 이리하여 적층방향으로 전류를 가할 때 저항을 줄일 수 있다.
그외 제 4 실시형태는 제 1 실시형태와 동일하다.
[제 5 실시형태]
도 13 은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100D) 의 개략적인 단면도이다. 도 13 을 참조하면, 면발광 레이저 소자 (100D) 는 도 1 에 도시된 면발광 레이저 소자 (100) 의 반사층 (102) 이 반사층 (102A) 으로 대체되어 있는 점을 제외하고는 면발광 레이저 소자 (100) 와 동일하다. 이 반사층 (102A) 은 기판 (101) 및 공진기 스페이서층 (103) 과 접촉하여 형성된다. 제 5 실시형태에 따르면, 메사의 에칭 바닥은 선택 산화층 (107) 보다 깊게 형성되지만 반사층 (102A) 까지는 이르지 않는다.
도 14 는 도 13 에 도시된 반사층 (102A) 의 단면도이다. 도 14 를 참조하 면, 반사층 (102A) 은 도 3 에 나타낸 반사층 (102) 의 저굴절률층 (1021) 들이 저굴절률층 (1021A) 으로 대체되어 있는 것을 제외하고는 반사층 (102) 과 동일하다. 저굴절률층 (1021A) 은 AlAs 로 형성된다.
AlGaAs계에서, AlAs가 가장 높은 열전도성(=0.91 W/Kcm) 을 갖는다 (도 6 의 곡선 k1 참조). AlAs의 열전도성은 Al0 .9Ga0 .1As 의 3.5 배 이상이다.
따라서, 활성층 (104) 의 기판 (101) 측에 배치되는 반사층 (102A) 의 저굴절률층 (1021A) 을 AlAs 으로 형성함으로써, 활성층 (104) 에서 발생된 열을 반사층 (102A) 을 통해 기판 (101) 에 전달할 수 있으며, 이로써 활성층 (104) 에서의 온도 증가를 억제할 수 있다. 그 결과, 면발광 레이저 소자 (100C) 는 양호한 온도 특성과 고출력을 갖게 된다.
면발광 레이저 소자 (100D) 는 도 5A∼5H 에 나타낸 공정으로 제작된다. 이 경우, 반사층 (102) 은 반사층 (102A) 으로 보아도 된다.
그러나, 면발광 레이저 소자 (100D) 는 AlAs 으로 형성된 저굴절률층 (1021A) 을 가지므로, 건식 에칭으로 메사 형상을 형성할 때 에칭이 반사층 (102A) 의 하나 이상의 저굴절률층 (1021A)(=AlAs) 까지 깊게 일어나서, 저굴절률층 (1021A) 의 에지부가 노출될 우려가 있다.
그러나, AlGaInP계 재료는 면발광 레이저 소자 (100D) 의 공진기 스페이서층 (103, 105) 과 활성층 (104) 의 영역에 사용되며, In 을 함유하는 재료에 대한 건식 에칭 속도가 AlGaAs계 재료로 형성된 반도체 분포 브라그 반사기(반사층 (102A, 106)) 의 경우 보다 낮을 수 있는데, 이는 In 염화물의 증기압이 낮기 때문이다. 즉, 공진기 스페이서층 (103, 105) 및 활성층 (104) 으로 형성된 공진기 영역은 에칭 조건에 따라 에칭 스탑으로 사용될 수 있다. 따라서, 로트간의 에칭 속도와 에칭 속도의 면내 분포의 변동을 흡수할 수 있어, 선택 산화층 (107) 을 에칭할 수 있고 또 에칭 깊이가 반사층 (102A) 까지 이르는 것을 방지할 수 있다. 이러한 이유로, 활성층 (104), 공진기 스페이서층 (105), 반사층 (106), 선택 산화층 (107) 및 접촉층 (108) 의 둘레부는 할로겐 가스를 사용하는 건식 에칭으로 에칭된다.
따라서, 할로겐 가스를 사용해 건식 에칭을 함으로써, 공진기 스페이서층 (103), 활성층 (104) 및 공진기 스페이서층 (105) 에서의 에칭 속도를 낮출 수 있어, 반사층 (102A) 의 상측에 형성된 공진기 스페이서층 (103), 활성층 (104) 및 공진기 스페이서층 (105) 의 영역에서의 에칭을 막을 수 있다.
또한, 에칭시, 플라즈마 발광 분광기를 사용해 Al 의 발광(396nm) 에 대한 In 의 발광(451nm) 의 비를 얻고 이 비의 시간 변화율을 모니터링함으써, 반사층 (102A) 의 상측에 형성된 공진기 스페이서층 (103, 105) 과 활성층 (104) 영역에서의 에칭을 막을 수 있다.
제 5 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100D) 는 반사층 (102A) 을 면발광 레이저 소자 (100A, 100B 또는 100C) 에 적용한 것이어도 좋다. 반사층 (102A) 은 제 1 반사층을 형성할 수 있다.
그외 제 5 실시형태는 제 1 ∼4 실시형태와 동일하다.
[제 6 실시형태]
도 15 는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100E) 의 개략적인 단면도이다. 도 15 를 참조하면, 면발광 레이저 소자 (100E) 는 도 10 에 도시된 면발광 레이저 소자 (100C) 의 반사층 (102) 이 반사층 (102A) 으로 대체되어 있는 점을 제외하고는 면발광 레이저 소자 (100C) 와 동일하다.
면발광 레이저 소자 (100E) 에 따르면, 공진기 영역(공진기 스페이서층 (103C), 활성층 (104a) 및 공진기 스페이서층 (105A) 으로 형성된 영역)에 가장 가까운 p 측 반사층 (106A) 의 저굴절률층 (1061A) 은 p-(Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 으로 형성되며, n측 반사층 (102A) 의 저굴절률층 (1021A) 은 AlAs 으로 형성된다. 전자의 구속에 유효한 넓은 갭의 반도체 재료인 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 가 도핑될 수 있다. 이 경우, Zn 또는 Mg 가 도펀트로서 사용될 수 있다. 그러나, Zn 및 Mg 은 AlGaAs 용 도펀트로 사용되는 C 보다 확산속도가 크다. (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 층이 제 1 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100) 에서 처럼 공진기 영역(공진기 스페이서층 (103), 활성층 (104) 및 공진기 스페이서층 (105) 으로 형성된 영역)에 제공되고 이 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 층이 Zn 또는 Mg 로 도핑된다면, Zn 또는 Mg 가 활성층 (104) 안으로 확산되어 이 층에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 그러나, 제 6 실시형태에 따르면, Zn 또는 Mg 로 도핑된 p-(Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 으로 형성된 저굴절률층 (1061A)(도 11)이 공진기 영역 (공진기 스페이서층 (103C), 활성층 (104a) 및 공진기 스페이서층 (105A) 으로 형성된 영역) 보다 더 먼 반사층 (106A) 에 제공되므 로, 활성층 (104a) 안으로 Zn 또는 Mg 가 확산되는 부정적인 영향이 감소된다.
또한, AlGaAs계에서, AlAs가 가장 높은 열전도성(=0.91 W/Kcm) 을 갖고, AlAs의 열전도성은 Al0 .9Ga0 .1As 의 3.5 배 이상이다. 따라서, 활성층 (104a) 의 기판 (101) 측에 배치되는 반사층 (102A) 의 저굴절률층 (1021A) 을 AlAs 으로 형성함으로써, 활성층 (104a) 에서 발생된 열을 반사층 (102A) 을 통해 기판 (101) 에 효율적으로 전달할 수 있으며, 이로써 활성층 (104a) 에서의 온도 증가를 억제할 수 있다. 그 결과, 면발광 레이저 소자 (100E) 는 양호한 온도 특성과 고출력을 갖게 된다.
[제 7 실시형태]
도 16 는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100F) 의 개략적인 단면도이다. 도 16 을 참조하면, 면발광 레이저 소자 (100F) 는 도 1 에 도시된 면발광 레이저 소자 (100) 의 반사층 (102) 이 반사층 (102B) 으로 대체되어 있는 점을 제외하고는 면발광 레이저 소자 (100) 와 동일하다.
반사층 (102B) 은 반사부 (102B1, 102B2) 를 포함한다. 반사부 (102B1) 는 기판 (101) 과 접촉하여 형성되고, 반사부 (102B2) 는 반사부 (102B1) 및 공진기 스페이서층 (103) 과 접촉하여 형성된다.
도 17 은 도 16 에 도시된 반사층 (102B) 의 단면도이다. 도 17 을 참조하면, 반사부 (102B1) 는 저굴절률층 (1021A) 과 고굴절률층 (1022) 및 조성구배층 (1023) 을 31 주기로 적층한 구조이다.
저굴절률층 (1021A) 과 고굴절률층 (1022) 및 조성구배층 (1023) 은 전술한 바와 같다. 즉, 반사부 (102B1) 는 제 5 실시형태에서 설명한 반사층 (102A) 과 같은 조성을 가지며, 적층된 층의 갯수에서만 다르다.
반사부 (102B2) 는 저굴절률층 (1021) 과 고굴절률층 (1022) 및 조성구배층 (1023) 을 9.5 주기로 적층한 구조이다.
저굴절률층 (1021) 과 고굴절률층 (1022) 및 조성구배층 (1023) 은 전술한 바와 같다. 즉, 반사부 (102B2) 는 제 1 실시형태에서 설명한 반사층 (102) 과 같은 조성을 가지며, 적층된 층의 갯수에서만 다르다.
면발광 레이저 소자 (100F) 에서, 높은 열전도성을 갖는 AlAs 로 형성된 저굴절률층 (1021A) 을 갖는 반사부 (102B1) 는 기판 (101) 과 접촉하여 형성되고, 에칭 속도가 AlAs 보다 낮은 Al0 .9Ga0 .1As 를 갖는 반사부 (102B2) 는 반사부 (102B1) 의 상측에 제공된다.
따라서, 면발광 레이저 소자 (100F) 의 제작 공정에서 메사 형상을 형성할 때 에칭 깊이가 반사부 (102B1) 까지 이르는 것을 방지할 수 있어, 면발광 레이저 소자 (100F) 는 면발광 레이저 소자 (100D) 보다 더욱 쉽게 제작될 수 있다.
또한, 활성층 (104) 에서 발생된 열을 반사부 (102B1) 를 통해 기판 (101) 에 전달할 수 있어, 활성층 (104) 에서의 온도 증가를 억제할 수 있다. 그 결과, 면발광 레이저 소자 (100F) 는 높은 출력을 가질 수 있다.
면발광 레이저 소자 (100D) 는 도 5a ∼ 5h 에 나타낸 공정으로 제작된다. 이 경우, 반사층 (102) 은 반사층 (102B) 으로 보아도 된다.
본 발명의 제 7 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (100F) 는 반사층 (102B) 을 면발광 레이저 소자 (100A, 100B, 100C, 100D 또는 100E) 에 적용한 것이어도 좋다. 반사층 (102B) 은 제 1 반사층을 형성할 수 있다.
그외 제 7 실시형태는 제 1 ∼ 6 실시형태와 동일하다.
[제 8 실시형태(적용예)]
도 18 은 도 1 의 면발광 레이저 소자 (100) 를 사용하는 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 면발광 레이저 어레이 (200) 의 평면도이다. 도 18 을 참조하면, 면발광 레이저 어레이 (200) 는 면발광 레이저 소자 (201∼210) 와 전극 패드 (211∼220) 을 포함한다.
면발광 레이저 소자 (201∼210) 각각은 도 1 의 면발광 레이저 소자 (100) 로 형성되어 있다. 면발광 레이저 소자 (201∼210) 는 일차원적으로 배치된다. 전극 패드 (211∼220) 는 면발광 레이저 소자 (201∼210) 에 각각 대응하여 제공된다.
면발광 레이저 소자 (100) 는 면발광형이기 때문에, 면발광 레이저 소자 (100) 는 높은 소자 위치 정확도로 쉽게 배열될 수 있다. 또한, 면발광 레이저 소자 (100) 는 전술한 바와 같이 개선된 열소산 특성을 갖는 구조를 갖는다. 따라서, 면발광 레이저 어레이 (200) 는 종래의 면발광 레이저 어레이에 비해 높은 소자 밀도로 소자 간격을 줄일 수 있다. 그 결과, 증가된 수의 칩을 취할 수 있고 따라서 비용을 줄일 수 있다.
또한, 기록 광학 시스템에 적용할 때, 고출력 작동을 수행할 수 있는 다수의 면발광 레이저 소자 (100) 를 동일 기판상에 집적함으로써, 다수의 비임에 의한 동시 기록이 용이해져 기록 속도를 현저하게 높일 수 있으며, 따라서 기록 도트 밀도의 증가가 있는 경우에도 인쇄 속도의 감소 없이 인쇄를 할 수 있다. 또한, 기록 도트 밀도가 동일하게 유지된다면, 인쇄 속도를 높일 수 있다. 또한, 통신에 적용되는 경우에는, 다수의 비임에 의한 동시 데이타 전송이 가능해져, 고속 통신이 가능하게 된다. 또한, 면발광 레이저 소자 (100) 는 작동시 동력 소모가 낮고, 특히 장치에 결합되어 사용되는 경우 온도 증가를 줄일 수 있다.
면발광 레이저 어레이 (200) 에서, 면발광 레이저 소자 (201∼210) 각각은 면발광 레이저 소자 (100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.
또한, 면발광 레이저 어레이 (200) 는 2차원적으로 배열되는 다수의 면발광 레이저 소자들을 가질 수도 있다.
[제 9 실시형태(적용예)]
도 19 은 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 이미지 형성 장치 (300) 를 나타내는 개락도이다. 도 19 을 참조하면, 상기 이미지 형성 장치 (300) 는 면발광 레이저 어레이 (301), 렌즈 (302, 304), 다면경 (303) 및 감광체 (305) 를 포함한다.
면발광 레이저 어레이 (301) 는 다수의 비임을 방사한다. 렌즈 (302) 는 면발광 레이저 어레이 (301)로부터 방사된 비임을 다면경 (303) 쪽으로 안내한다.
다면경 (303) 은 정해진 속도로 시계방향으로 회전하여, 렌즈 (302) 로부터 입사된 다중 비임을 주 스캐닝 방향과 부 스캐닝 방향으로 스캐닝하며, 비임을 렌즈 (304) 쪽으로 안내한다. 렌즈 (304) 는 다면경 (303) 에서 반사된 비임을 감광체 (305) 쪽으로 안내한다.
이렇게 해서, 상기 이미지 형성 장치 (300) 에 따르면, 렌즈 (302, 304) 와 다면경 (303) 으로 형성된 동일한 광학 시스템을 사용해서, 다면경 (303) 을 고속으로 회전시키고 또 도트 위치에 대한 점등 시기를 조정함으로써, 면발광 레이저 어레이 (301) 로부터 나온 다수의 비임을 피스캐닝 표면인 감광체 (305) 에 부 스캐닝 방향으로 분리되어 있는 다수의 광점에 집광시킬 수 있다.
도 20 은 도 19 에 도시된 면발광 레이저 어레이 (301) 의 평면도이다. 도 20 을 참조하면, 면발광 레이저 어레이 (301) 는 실질적으로 다이아몬드 형으로 배열된 m×n 개의 면발광 레이저 소자 (3011) 를 갖는다. 더 구체적으로, 면발광 레이저 어레이 (301) 는 4행(m=4) (수평 어레이), 10열(n=10)(수직 어레이)로 배열된 40개의 면발광 레이저 소자 (3011) 를 갖는다. 각각의 면발광 레이저 소자 (3011) 는 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.
면발광 레이저 소자 (3011) 에서 수직으로 서로 인접한 두 소자간의 간격 (거리) 를 d 라고 하면, 기록 밀도는 d/n 으로 결정된다. 따라서, 면발광 레이저 어레이 (301) 에서, 상기 간격 (d) 과 주 스캐닝 방향의 어레이(라인)의 수 (n) 는 기록 밀도를 고려해 결정된다.
도 20 의 경우, 40 개의 면발광 레이저 소자 (3011) 가 부 스캐닝 방향으로 d(=40㎛) 의 간격으로 배열되고 주 스캐닝 방향으로는 40㎛ 의 간격으로 배열되어, 면발광 레이저 소자 (3011) 의 열(수직 어레이) 은 부 스캐닝 방향으로 각각 4㎛ 로 연속적으로 오프셋되어 있다.
40개의 면발광 레이저 소자 (3011) 의 점등 시기를 제어함으로써, 감광체 (305) 에 부 스캐닝으로 방향으로 40개의 도트를 일정한 간격으로 기록할 수 있다.
광학 시스템의 배율이 동일하게 유지된다면, 부 스캐닝 방향으로 면발광 레이저 어레이 (301) 의 간격 (d) 가 좁아져 기록 밀도가 높아질 수 있다. 각각의 면발광 레이저 소자 (3011) 가 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 중 어느 것으로도 형성될 수 있기 때문에, 면발광 레이저 소자 (3011) 는 면발광 레이저 어레이 (301) 에서 고밀도로 배열될 수 있다. 그 결과, 이미지 형성 장치 (300) 에서 고밀도 기록을 수행할 수 있다.
그리고, 40개의 도트를 동시에 기록할 수 있으므로 고속 인쇄를 할 수 있다. 또한, 어레이의 수를 증가시켜 인쇄 속도를 높일 수 있다.
또한, 각 면발광 레이저 소자 (3011) 의 출력이 종래의 면발광 레이저 소자 보다 높기 때문에, 같은 수의 종래 면발광 레이저 소자로 어레이를 형성하는 경우보다 인쇄 속도를 높일 수 있다.
면발광 레이저 어레이 (200, 301) 및 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 각각은 광픽업 유닛에 장착될 수도 있다. 그 결과, 광디스크에 데이타를 기록하고/기록하거나 광디스크로부터 데이타를 재생하기 위한 광원으로서 면발광 레이저 어레이 (200, 301) 및 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 를 사용할 수 있다.
[제 10 실시형태(적용예)]
도 21 은 본 발명의 제 10 실시형테에 따른 광송신기 모듈 (400) 의 개략도이다. 도 21 을 참조하면, 광송신기 모듈 (400) 은 면발광 레이저 어레이 (401) 와 광섬유 (402) 를 포함한다. 면발광 레이저 어레이 (401) 는 일차원적으로 배열된 다수의 면발광 레이저 소자를 가지며, 이 소자는 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 일 수 있다. 광섬유 (402) 는 다수의 플라스틱 광섬유 (POF)를 포함한다. 다수의 플라스틱 광섬유는 면발광 레이저 어레이 (401) 의 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 에 대응하여 배치된다.
광송신기 모듈 (400) 에서, 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 각각에서 방사된 레이저 광은 대응하는 플라스틱 광섬유에 전달된다. 아크릴 플라스틱 광섬유는 650nm에서 흡수 손실의 바텀을 가지며, 650nm 면발광 레이저 소자에 대한 연구를 하였는데, 이 소자는 고온 특성이 불량해서 실용화되지 못하고 있다.
LED(Light Emitting Diode) 가 광원으로 사용되고 있지만, LED 를 고속으로 변조하는 것이 곤란하다. 1 Gbps 이상으로 빠른 고속 전송을 실현하기 위해서는 반도체 레이저가 필요하다.
상기 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 는 780nm 의 발진 파장을 가지지만, 개선된 열소산 특성, 고출력 및 우수한 고온 특성 을 갖는다. 광섬유의 흡수 손실이 증가하더라도, 거리가 짧으면 전송은 가능하다.
광통신 분야에서, 더 많은 데이타를 동시에 전송하기 위해, 다수의 반도체 레이저를 결합한 레이저 어레이를 사용하는 병렬 전송이 시도되고 있다. 그 결과, 고속 병렬 전송이 가능하게 되어, 종래 보다 더 많은 데이타를 동시에 전송할 수 있다.
광송신 모듈 (400) 에서, 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 및 플라스틱 광섬유는 일대일 대응으로 제공된다. 이에 대해, 상이한 발진 파장을 갖는 다수의 면발광 레이저 소자를 일차원 또는 이차원으로 배열해 파장 다중 전송을 행함으로써 전송 속도를 더욱 높일 수 있다.
또한, 광송신 모듈 (400) 은 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 와 저렴한 POF 를 결합하여 저렴하게 형성될 수 있으며, 또한 광통신 시스템에서 이 저렴한 광송신 모듈 (400) 을 사용함으로써, 광통신 시스템을 저렴하게 구현할 수 있다. 비용이 매우 낮기 때문에, 광송신 모듈 (400) 과 이 모듈을 사용하는 광통신 시스템은 가정, 사무실 및 장치내 단거리 데이타 전송에 유효하다.
[제 11 실시형태(적용예)]
도 22 는 본 발명의 제 11 실시형태에 따른 광송수신 모듈 (500) 의 개략도이다. 도 22 를 참조하면, 광송수신 모듈 (500) 은 면발광 레이저 소자 (501), 광섬유 (502) 및 수광소자 (503) 를 포함한다.
면발광 레이저 소자 (501) 는 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 및 100F) 중 어느 것으로도 형성될 수 있으며, 780nm 의 레이저 광 (LB1) 을 광섬유 (502) 에 방사한다. 광섬유 (502) 는 플라스틱 광섬유로 형성된다. 광섬유 (502) 는 면발광 레이저 소자 (501) 로부터 레이저 광 (LB1) 을 받고, 받은 레이저 광 (LB1) 을 수신 모듈(도시 생략)에 전달한다. 또한, 광섬유 (502) 는 다른 전송 모듈(도시 생략)로부터 받은 레이저 광을 전달하고, 레이저 광 (LB2) 을 수광 소자 (503) 에 방사한다. 수광소자 (503) 는 광섬유 (502) 로부터 레이저 광 (LB2) 을 받아서, 받은 레이저 광 (LB2) 을 전기신호를 변환시킨다.
이처럼, 송수신 모듈 (500) 은 레이저 광 (LB1) 을 방사하고 이 레이저 광 (LB1) 을 광섬유 (502) 로 전달하며, 다른 송신 모듈로 부터 레이저 광 (LB2) 을 받아서 이 받은 레이저 광 (LB2) 을 전기신호로 변환시킨다.
송수신 모듈 (500) 은 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 및 저렴한 플라스틱 광섬유를 사용해 제작되므로, 광통신 시스템을 저렴하게 구현할 수 있다. 또한, 광섬유 (502) 는 큰 직경을 가지므로, 면발광 레이저 소자 (501) 와 광섬유 (502) 는 쉽게 연결될 수 있으며, 따라서 탑재비용을 줄일 수 있다. 결과적으로, 매우 저렴한 광송수신 모듈을 구현할 수 있다.
또한, 면발광 레이저 소자 (501) (= 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F)) 는 개선된 열소산 특성, 고출력 및 우수한 고온 특성을 가지며, 면발광 레이저 소자 (501) 는 냉각없이 고온에서 사용될 수 있으며, 광송수신 모듈을 저렴하게 구현할 수 있다.
상기 면발광 레이저 소자 (100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E 또는 100F) 를 사용하는 광통신 시스템은 광섬유를 사용하는 LAN(Local Area Network)의 컴퓨터와 같은 장치들 간의 전송 및 장치의 보드, 보드의 LSI 및 LSI 에 있는 소자간의 데이타 전송시에 특히 단거리 통신용 광배선으로 사용될 수 있다.
LSI 의 처리 성능은 최근 개선되었으며, LSI 의 접속부에서의 전송 속도가 장래에 속도 결정인자가 될 것이다. 시스템내 신호 접속을 종래의 전기적 접속에서 광접속으로 바꿈으로써, 예컨대 상기 광송신 모듈 (400) 또는 광송수신 모듈 (500)을 사용해서 컴퓨터 시스템내의 보드, 보드의 LSI 및 LSI의 소자들을 접속함으로써매우 빠른 컴퓨터 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기 광송신 모듈 (400) 또는 광송수신 모듈 (500)을 사용해서 다수의 컴퓨터 시스템을 접속시킴으로써 매우 빠른 네트워크 시스템을 구현할 수 있다. 특히 면발광 레이저는 단면발광형 (edge-emitting) 레이저에 비해 동력 소모가 현저히 낮고 또 2차원 배열이 현저히 쉽기 때문에, 면발광 레이저는 병렬 전송 광통신 시스템에 적합하다.
[제 12 실시형태(적용예)]
도 23 은 본 발명의 제 12 실시형태에 따른 면발광 레이저 소자 (2100) 의 개락 단면도이다. 도 23 을 참조하면, 이 면발광 레이저 소자 (2100) 는 기판 (2101), 반사층 (2102, 2103, 2107, 2108), 공진기 스페이서층 (2104, 2106), 활성층 (2105), 선택 산화층 (2109), 접촉층 (2110), SiO2 층(2101), 절연수지 (2112), p측 전극 (2113) 및 n측 전극 (2114) 을 포함한다. 면발광 레이저 소자 (2100) 은 780nm 대역 면발광 레이저 소자이다.
기판 (2101) 은 (100) n형 갈륨비소 (n-GaAs) 로 되어 있으며, 이 갈륨비소의 면방향은 (111)A 면의 방향에 대해 15도로 경사져 있다. 반사층 (2102) 은 35.5 주기의 n-Al0 .95Ga0 .05As/n-Al0 .35Ga0 .65As 로 형성되어 있고(한쌍의 n-Al0.95Ga0.05As/n-Al0.35Ga0.65As 가 1주기임), 기판 (2101) 의 주면에 형성되어 있다. 면발광 레이저 소자 (2100) 의 발진파장을 λ라고 하면, n-Al0 .95Ga0 .05As 와 n-Al0.35Ga0.65As 각각의 막두께는 λ/4n 이다 (여기서, n 은 각 반도체 층의 굴절률이다).
반사층(2103)은 AlGaInP계 재료로 형성되며 반사층 (2102)와 접촉한다. 공진기 스페이서층 (2104) 는 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P 로 형성되며 반사층 (2103) 과 접촉한다. 활성층(2105)은 3주기의 [Ga0 .6In0 .2P0 .2As0 .6/(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P] 로 형성되고 (한쌍의 Ga0 .6In0 .2P0 .2As0 .6/(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P 가 1주기임), 공진기 스페이서층 (2104) 과 접촉한다.
공진기 스페이서층 (2106) 은 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P 로 형성되며 활성층 (2105) 과 접촉한다. 반사층 (2107) 은 AlGaInP계 재료로 형성되며 공진기 스페이서층 (2106) 과 접촉한다.
반사층 (2108) 은 29.5 주기의 p-Al0 .95Ga0 .05As/p-Al0 .35Ga0 .65As 로 형성되어 있 고(한쌍의 p-Al0 .95Ga0 .05As/p-Al0 .35Ga0 .65As 가 1주기임), 반사층 (2107) 에 형성되어 있다. p-Al0 .95Ga0 .05As 와 p-Al0 .35Ga0 .65As 각각의 막두께는 λ/4n 이다 (여기서, n 은 각 반도체 층의 굴절률이다).
선택 산화 층(2109)는 p-AlAs 로 만들어지고, 반사 층(2180)에 제공된다. 선택 산화 층(2109)는 비산화 영역(2109a)와 산화 영역(2109b)을 포함하고, 막 두께는 20nm이다.
컨택트층(2110)은 반사 층(2108) 위에 p-GaAs로 형성된다. SiO2 층(2111)은 반사 층(2103)의 주 평면의 일부와 공진기 스페이서 층(2104), 활성층(2105), 공진기 스페이서 층(2106), 반사 층(2107,2108), 선택 산화 층(2109), 및 콘택트 층(2110)의 에지 표면을 커버하도록 형성된다.
절연 수지(2112)는 SiO2 층(2111)과 접촉하도록 형성된다. p-측 전극(2113)은 콘택트층(2110)과 절연 수지(2112)의 일부 위에 형성된다. n-측 전극(2114)은 기판(2101)의 바닥 측 위에 형성된다.
각각의 반사층(2102,2103,2107, 2108)은 활성층(2105) 내의 진동 광을 제한하도록, 다중 브래그(Bragg) 반사에 의해 활성층(2105)에서 진동된 진동 광을 반사하는 반도체가 분포된 브래그 반사기를 형성한다.
산화 영역(2109b)은 비산화 영역(2109a)보다 더 작은 굴절률을 가진다. 산화 영역(2109b)은, p-사이드 전극(2113)에서 유입된 전류가 활성층(2105)으로 흐르는 경로를 비산화 영역(2109a)으로 제한하는 전류 제한부를 형성하고, 비산화 영 역(2109a) 내의 활성층(2105)에서 진동된 진동 광을 한정한다. 그에 의해, 면 발광 레이저 소자(2100)는 낮은 임계 전류로 진동을 수행할 수 있도록 한다.
도 24는 도 3에서 2개의 공진기 스페이서 층(2104,2106)와 활성층(2105)로 도시되는 4개의 반사층(2102,2103,2107,2108)의 횡단면도이다. 도 24를 참조하면, 활성층(2105)는 웰 층(2105A,2105C,2105E) 및 장벽층(2105B,2105D)을 포함한다. 각 웰 층(2105A,2105C,2105E)는 Ga0 .8In0 .2P0 .2As0 .8로 형성되고, 각 장벽층(2105B,2105D)는 (Al0 .1Ga0 .9) 0.5In0 .5P로 형성된다. 그러므로 활성층(2105)는 3개의 웰 층 및 2개의 장벽층로 형성된다. 웰 층(2105A)는 공진기 스페이서 층(2104)와 접촉하고, 웰 층(2105E)는 공진기 스페이서 층(2106)와 접촉한다.
반사층(2102)는 번갈아 적층되는 저 굴절률 층(21021)와 고 굴절률 층(21022)으로 형성된다. 저 굴절률 층(21021)는 n-Al0 .95Ga0 .05As로 형성되고, 고 굴절률 층(21022)은 n-Al0 .35Ga0 .65As로 형성된다. 저 굴절률 층(21021) 중 가장 낮은 것은 기판(2101)과 접촉한다.
반사층(2103)는 저 굴절률 층(21031)와 고 굴절률 층(21032)으로 형성된다. 저 굴절률 층(21031)는 n-(Al0 .7Ga0 .3) 0.5In0 .5P로 형성되고, 고 굴절률 층(21032)은 n-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P로 형성된다. 고 굴절률 층(21032)(=n-(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P)은 굴절 층(2102)의 저 굴절률 층(21021)(=n-Al0 .95Ga0 .05As) 중 가장 높은 것과 접촉한다. 저 굴절률 층(21031)(=n-(Al0 .7Ga0 .3) 0.5In0 .5P)은 공진기 스페이서 층(2104)(=(AI0.1Ga0.9) 0.5In0.5P)와 접촉하도록 형성된다.
반사층(2107)는 낮은 굴절률 렝어(21071)과 고 굴절률 층(21072)으로 형성된다. 저 굴절률 층(21071)은 p-(Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 형성되고 고 굴절률 층(21072)은 p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P로 형성된다.
반사층(2108)는 차례로 적층되는 저 굴절률 층(21081)와 고 굴절률 층(21082)으로 형성된다. 저 굴절률 층(21081)은 p-Al0 .95Ga0 .05As로 형성되고, 고 굴절률 층은 p-Al0 .35Ga0 .65As로 형성된다. 고 굴절률 층(21082) 중 가장 높은 것은 컨택트 층(2110)과 접촉한다.
반사층(2107) 내의 고 굴절률 층(21072)(= p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P)는 반사층(2108)의 저 굴절률 층(21081)(= p-Al0 .95Ga0 . O5As) 중 가장 낮은 것과 접촉하도록 형성된다. 반사층(2107) 내의 저 굴절률 층(21071)(= p-(Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5P)는 공진기 스페이서 층(2106)(= (Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P)와 접촉하도록 형성된다.
면 발광 레이저 소자(2100)에서, 공진기 스페이서 층(2104,2106) 및 활성층(2105)는 공진기(공진기)를 형성하고, 공진기의 길이는 한 파장(=λ)이다.
도 25는 도 24에서 도시된 두 반사층(2102,2108), 두 반사층(2103,2107) 및 공진기(공진기 스페이서 층(2104,2106) 및 활성층(2105))의 일부의 에너지 대역도이다.
또한, 도 26은 알루미늄(Al)의 성분비 x와 위치에너지 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 26에서, 수직축은 위치 에너지를 나타내고, 수평축은 Al 성분비 x를 나타낸다. 곡선 k11은 위치 에너지와 AlxGa1 - xAs (0 < x < 1)의 Al 성분비 x 사이의 관계를 나타내고, 곡선 k12는 위치 에너지와 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P (0 < x < 1)의 Al 성분비 x 사이의 관계를 나타낸다.
도 25에 따르면, 반사층(2103)의 저 굴절률 층(21031)는 n- (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P로 형성되고, 반사층(2107)의 저 굴절률 층(21071)는 p-(AI0.7Ga0.3)0.5In0.5P로 형성되고, 활성층(2105)의 각각의 웰 층(2105A, 2105C,2105E)는 Ga0 .8In0 .2P0 .2As0 .8로 형성되고, 활성층(2105)의 각각의 장벽층(2105B,2105D)는 (AI0.1Ga0.9)0.5ln0.5P로 형성된다. 결과적으로, 그 사이에 0.16eV의 차이가 있도록, 공진기의 전도대(conduction band)는 약 0.22eV이고, 각각의 저 굴절률 층(21031,21071)의 전도대의 위치 에너지는 약 0.38 eV이다.
또한, n-(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P로 형성된 고 굴절률 층(21032)와 p-(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P로 형성된 고 굴절률 층(21072) 각각은 약 -1.75eV의 가전자대 위치 에너지를 가진다(도 26의 곡선 k12 참조). 또한, n-Al0 .95Ga0 .05As로 형성된 저 굴절률 층(21021)과 p-Al0 .95Ga0 .05As로 형성된 저 굴절률 층(21081) 각각은 약 -1.84 eV의 가전자대 위치 에너지를 가진다(도 26의 곡선 k11 참조). 그러므로, 그 사이 에 -0.09 eV의 에너지 차이가 있다.
도 27A와 27B 각각은 공진기와 종래의 면 발광 레이저 소자의 반사층 의 에너지 대역도이다. 도 27a 를 참조하면, 종래의 면 발광 레이저 소자(200)에서, 공진기는 Ga0 .5In0 .5P (일반적으로, AlGalnP-시스템 물질)로 형성되고, 저 굴절률 층(2200a1)(높은 Al 구조)는 Al0 .95Ga0 .05As(일반적으로, AlGaAs-시스템 물질)로 형성된다. 결과적으로, 면 발광 레이저 소자(2200)에서, 공진기의 전도대 위치 에너지는 약 0.30 eV 이므로 그 사이에 0.08eV의 에너지 차이가 있다. 도 27A에서, 참조번호 2200a2는 고 굴절률 층(낮은 Al 구조)를 나타낸다.
또한, 도 27B를 참조하면, 종래의 면 발광 레이저 소자(2200A)에서, 공진기는 Ga0.5In0.5P로 형성되고(일반적으로, AlGalnP-시스템 물질) , 저 굴절률 층(2200Ab1)(고 Al 구성)는 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 형성되고(일반적으로, AlGalnP-시스템 물질), 고 굴절률 층(2200Ab2)(낮은 Al 구성)은 Al0 .35Ga0 .65As로 구성된다(일반적으로, AlGaAs-시스템 물질). 결과적으로, 각각의 저 굴절률 층(2200AbI)의 가전자대의 위치 에너지는 약 -1.94eV이고, 각각의 고 굴절률 층(2200Ab2)의 가전자대의 위치 에너지는 -1.57eV이므로, 그 사이에 -0.37eV의 에너지 차이가 있다. 도 27B에서, 참조 숫자 2200Ab3는 저 굴절률 층(고 Al 구성)을 나타낸다.
따라서, 공진기와 면 발광 레이저 소자(2100)의 각 반사층(2103,2107)의 인터페이스에서 전도대 사이의 에너지 차이는, 본 실시예에 따라, 종래 면 발광 레이저 소자(2200)의 것보다 더 클 수 있다. 또한, 면 발광 레이저 소자(2100)의 저 굴 절률 층(21031)와 고 굴절률 층(21032) 사이의 에너지 차이가 종래 면 발광 레이저 소자(2200A)의 것보다 더 작을 수 있다. 결과적으로, 면 발광 레이저 소자(2100)에서, 활성층(2105)에 더 많은 캐리어를 제한할 수 있고, 반사층(2103,2107)의 저항을 종래 면 발광 레이저 소자에서보다 상당히 낮게 만들 수 있으므로, 고 출력을 얻을 수 있다.
또한, 반사층(2103)의 고 굴절률 층(21032)는 n-(Al0 .1Ga0 .9) 0.5In0 .5P로 형성되고, 굴절 층(2102)의 저 굴절률 층(21021)는 n-Al0 .95Ga0 .05As로 형성된다. 따라서, P-함유 물질/As-함유 물질 사이 인터페이스(21023)(도 25)는 반사층(2103)의 고 굴절률 층(21032)와 굴절 층(2102)의 최상위 저 굴절 층(21021)의 인터페이스에 형성된다.
또한, 반사층(2107)의 고 굴절률 층(21072)은 p-(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P로 형성되고, 굴절 층(2108)의 저 굴절률 층(21081)는 p-Al0 .95Ga0 . O5As로 형성된다. 따라서, P-함유 물질/As-함유 물질 사이 인터페이스(21083)(도 25)는 반사층(2107)의 고 굴절률 층(21072)와 굴절률 층(2108)의 최하위 저 굴절률 층(21081)의 인터페이스에 형성된다.
한편, P-함유 물질/As-함유 물질 사이 인터페이스는 종래 면 발광 레이저 소자(2200)의 공진기와 각각의 저 굴절률 층(2200a1)의 인터페이스와, 종래 면 발광 레이저 소자(2200A) 내의 각각의 저 굴절률 층(2200Ab1)와 그 인접하는 고 굴절률 층(2200Ab2)의 인터페이스에 존재한다.
따라서, 면 발광 레이저 소자(2100)에서 P-함유 물질/As-함유 물질 사이 인터페이스(21023,21083)는 종래 면 발광 레이저 소자(2200,2200A)보다, 활성층(2104)로부터 보다 이격하여 배치된다. 결과적으로, 면 발광 레이저 소자(2100)는 더 긴 유용한 서비스 수명을 향유할 수 있다.
반사층(2103)의 [저 굴절률 층(21031)/고 굴절률 층(21032)] 쌍의 숫자와 [저 굴절률 층(21071)/고 굴절률 층(21072)] 쌍의 숫자는 하나롤 제한되지 않으며, 둘 또는 그 이상이 될 수도 있다.
도 28은 열전도성과 Al 조성비x 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 28에서, 수직축은 열전도성을 나타내고, 수평축은 Al 조성비x를 나타낸다. 또한, 곡선 k3는 AlxGa1 - xAs (0 < x ≤ 1)의 Al 조성비x와 열전도성 사이의 관계를 나타내고, 곡선 k4는 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P (0 < x < 1)의 Al 조성비x 와 열전도성 사이의 관계를 나타낸다.
반사층(2103,2107)에 대하여 (AlxGa1 -x)0.5ln0 .5P-시스템 물질(0<x<1)을 사용하는 경우, 반사층(2103,2107)의 열전도성은 AlxGa1 - xAs-시스템 물질(0<x<1)을 사용하는 경우보다 낮다. (곡선 k3 및 k4 참조) 따라서, 반사층(2103)의 [저 굴절률 층(21031)/고 굴절률 층(21032)] 쌍의 숫자와 반사층(2107)의 [저 저 굴절률 층(21071)/고 굴절률 층(21072)] 쌍의 숫자는 열손실 특성의 고려에서 가능한 한 작게 결정된다.
도 29A 내지 29H는 도 23에 도시된 면 발광 레이저 소자(2100)의 제조 방법 을 나타낸 다이어그램이다. 도 29A를 참조하면, 일련의 동작이 시작하면, 반사층(2102,2103), 공진기 스페이서 층(2104), 활성층(2105), 공진기 스페이서 층(2106), 반사층(2107,2108), 선택 산화 층(2109)로 작용하는 p-AlAs 층, 컨택트 층(2110)는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를사용하여 기판(2101) 위에 성공적으로 적층된다.
이 경우 반사층(2102)의 n-Al0 .95Ga0 .05As 와 n-Al0 .35Ga0 .65As는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 아르신(AsH3), 및 셀렌화 수소(H2Se)를 원료로 사용하여 형성되고, n-(Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 와 n-(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 수소화인(PH3), 및 셀렌화 수소(H2Se)를 원료로 사용하여 형성된다.
또한, 공진기 스페이서 층(2104)의 (AI0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 수소화인(PH3)을 원료로 사용하여 형성된다.
또한, 활성층(2105)의 Ga0 .5In0 .2P0 .2As0 . 8는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 수소화인(PH3) 및 아르신(AsH3)을 재질로 형성되고, 활성화 층(2105)의 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 및 수소화인(PH3)을 원료로 사용하여 형성된다.
또한, 공진기 스페이서 층(2106)의 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P 는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 및 수소화인(PH3)을 원료로 사용하여 형성된다.
또한, 반사층(2107)의 p-(Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P와 p-(Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 수소화인(PH3), 및 4가브롬화탄소(CBr4)를 원료로 사용하여 생성된다. 4가브롬화탄소(CBr4)는 디메틸 아연(DMZn)으로 대치될 수 있다.
또한, 반사층(2108)의 p-Al0 .95Ga0 .05As 와 p-Al0 .35Ga0 .65As는 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸갈륨(TMG), 아르신(AsH3), 및 4가브롬화탄소(CBr4)를 원료로 사용하여 생성된다. 이 경우 또한, 4가브롬화탄소(CBr4)는 디메틸 아연(DMZn)으로 대치될 수 있다.
또한, 선택 산화 층(2109)의 p-AlAs 는 트리메틸알루미늄(TMA), 아르신(AsH3) 및 4가브롬화탄소(CBr4)를 원료로 사용하여 형성되고, 컨택트 층(2110)의 p-GaAs는 트리메틸알루미늄(TMA), 아르신(AsH3) 및 4가브롬화탄소(CBr4)를 원료로 사용하여 형성된다. 이 경우 또한, 4가브롬화탄소(CBr4)는 디메틸 아연(DMZn)으로 대치될 수 있다.
그 이후에, 레지스트(resist)가 컨택트 층(2110) 위에 도포되고, 레지스트 패턴(2120)이 도 29B에 도시된 바와 같은 사진 제판법(photomechanical process)을 이용하여 컨택트 층(2110) 위에 형성된다.
일단 레지스트 패턴(2120)이 형성되면, 반사층(2103)의 일부, 공진기 스페이서 층(2104)의 주변부, 활성층(2105), 공진기 스페이서 층(2106), 반사층(2107,2108), 선택 산화 층(2109)로 작용하는 p-AlAs 층, 및 컨택트 층(2110)가 형성된 레지스트 패턴(2120)을 마스크로 사용한 건식 에칭으로 제거되고, 레지스트 패턴(2120)은 그 후에 도 29C에 도시된 바와 같이 제거된다.
건식 에칭은 Cl2,BCl3, 또는 SiCl4와 같은 할로겐-계열 가스를 도입하고, RIBE(Reactive Ion Beam Etching), ICP(Inductively Coupled Plasma) 에칭 ㄸ또똔또는 RIE(Reactive Ion Etching)에 따라 플라즈마를 사용하여 수행된다.
면 발광 레이저 소자(2100)의 반사층(2103,2107), 공진기 스페이서 층(2104,2106), 및 활성층(2105)의 영역에서 AlGaInP-시스템 물질이 사용된다. 건식 에칭의 비율은 염화 In 의 증기압이 낮기 때문에, AlGaAs-시스템 물질로 형성된 반도체 분산 브래그 반사기(반사층(2102,2108))에 대한 것보다, In 함유 물질에 대하여 더 낮을 수 있다. 즉, 공진기 스페이서 층(2104,2106)와 활성화 층(2105)로 형성된 공진기 영역은 에칭 조건에 따라 에칭 중단 층로 사용될 수 있다. 그러므로, 여러 가지 중 에칭율에서 그리고 에칭율의 평면 정렬 분포에서 변동을 흡수할 수 있으므로, p-AlAs 층를 선택 산화 층(2109)로 사용할 수 있도록 하고, 에칭 깊이가 반사층(2102)에 닿지 못하도록 할 수 있다. 그러한 이유 때문에, 반사층(2103), 공진기 층(2104)의 주변부, 활성층(2105), 공진기 스페이서 층(2106), 반사층(2106,2108), 선택 산화 층(2109)로 작용하는 p-AlAs 층, 및 컨택트 층(2110)는 할로겐 가스를 사용한 건식 에칭으로 에칭된다.
도 29C에 도시된 프로세스 후에, 선택 산화 층(2109)로 작용되는 p-AlAs 층는 85℃로 가열된 물이 니트로겐 가스로 버블이되는 분위기에서 샘플(구조)를 425℃로 가열하여 그 주변에서 중심으로 산화되고, 그에 의해 도 29D에 도시된 바와 같이 p-AlAs 층(2109)(선택 산화 층(2109)) 내의 비산화 영역(2109a)와 산화 영역(2109b)dmf 형성한다.
그 후에, SiO2 층(2111)가 CVD(Chemical Vapor Deposition)을 사용하여 샘플의 전체 표면 위에 형성되고, SiO2 층(2111)는 도 29E에 도시된 바와 같이 사진 제판법을 사용하여 빛이 존재하는 부분으로 작용되는 영역과 그를 둘러싼 영역으로부터 제거된다.
그 다음, 절연 레진(2112)가 스핀 코팅에 의해 전체 샘플 위에 도포되고, 절연 레진(2112)은 도 29F에 도시된 바와 같은 빛이 존제하는 부분으로 작용되는 영역으로부터 제거된다.
절연 레진(2112)를 형성한 후, 기설정된 사이즈를 가진 레지스트 패턴이 빛이 존재하는 부분으로 작용되는 영역 위에 형성되고, p-사이드 전극 물질이 증착에 의해 샘플의 전체 표면 위에 형성된다. 그 다음, 레지스트 패턴 상의 p-사이드 전극 물질은 리프트-오프(lift-off)에 의해 제거되어서, p-사이드 전극(2113)이 도 29G에 도시된 바와 같이 형성된다. 그 다음, 도 29H에 도시된 바와 같이, 기 판(2101)의 바닥 측이 그라운드 되고, n-사이드 전극(2114)이 기판(2101)의 바닥 측에 형성된다. 또한, 저항 전도가 아닐링에 의해 p-사이드 전극(2113)과 n-사이드 전극(2114) 사이에서 만들어진다. 그에 의해, 면 발광 레이저 소자(2100)이 만들어진다.
상술한 바와 같이, 면 발광 레이저 소자(2100)에 따라, 공진기와 각 반사층(2103,2107) 사이의 인터페이스의 전도대 사이에서 에너지 차이는 종래 면 발광 레이저 소자에서보다 더 클 수 있고, 각 반사층(2103,2107) 내의 가전자대 사이의 에너지 차이는 종래 면 발광 레이저 소자보다 더 작을 수 있다. 결과적으로, 면 발광 레이저 소자(2100)에서, 활성층(2105)에 더 많은 캐리어를 제한 할 수 있으므로, 더 높은 출력을 얻을 수 있다.
또한, 반사층(2103)의 저 굴절률 층(21031)와 반사층(2107)의 저 굴절률 층(21071)는 상술된 바와 같이 (Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5P로 형성된다. 본 발명에서, 그러나, 저 굴절률 층(21031,21071)는 이에 제한되지 않고, 일반적으로 (AlxGa1 -x)0.5In0.5P (0 < x < 1)로 형성된다.
또한, 반사층(2103)의 고 굴절률 층(21032)와 반사층(2107)의 고 굴절률 층(21072)는 전술된 바와 같이 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P로 구성된다. 본 발명에서, 그러나, 고 굴절률 층(21032,21072)는 이에 제한되지 않고, 일반적으로 (AlyGa1 -y)0.5In0.5P(0 < y < x < 1)로 구성된다.
[제 13 실시예]
도 30은 본 발명의 제 13 실시예에 따른 면 발광 레이저 소자(2100A)의 개략적인 횡단면도이다. 도 30을 참조하면, 면 발광 레이저 소자(2100A)는 면 발광 레이저 소자(2100)의 반사층(2103,2107)가 반사층(2103A 및 2107A)로 각각 대체된 것을 제외하고 도 23에 도시된 면 발광 레이저 소자(2100)와 동일하다.
도 31은 도 30에 도시된 두 반사층(2102 및 2103A)의 횡단면도이다. 도 31을 참조하면, 반사층(2103A)가 추가적으로 중간 층(21033)를 포함하는 것을 제외하고, 반사층(2103A)는 도 24에 도시된 반사층(2103)와 동일하다.
중간 층(21033)는 저 굴절률 층(21031)와 고 굴절률 층(21032) 사이에 n-(Al0.4Ga0.6)0.5ln0.5P로 형성된다.
도 32는 도 30에 도시된 두 반사층(2107A 및 2108)의 횡단면도이다. 도 32를 참조하면, 반사층(2107A)가 추가적으로 중간 층(21073)를 포함하는 것을 제외하고, 반사층(2107A)는 도 24에 도시된 반사층와 동일하다.
중간 층(21073)는 저 굴절률 층(21071)와 고 굴절률 층(21072) 사이에 p-(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P로 형성된다.
도 33은 도 30에 도시된 두 반사층(2102,2108)의 일부, 두 반사층(2103A,2107A), 및 공진기(=공진기 스페이서 층(2104,2106)과 활성층(2105))의 에너지 대역을 나타낸 도면이다.
도 33을 참조하면, 중간 층(21033)는 고굴절률 층(21032)의 대역 갭과 저 굴 절률 층(21031)의 대역 갭 사이에 있는 대역 갭을 가진다. 또한, 중간 층(21073)는 고 굴절률 층(21072)의 대역 갭과 저 굴절률 층(21071)의 대역갭 사이에 있는 대역 갭을 가진다.
저 굴절률 층(21031)의 Al 조성비와 고 굴절률 층(21032)의 Al 조성 비 사이의 커다란 차이는 반사층(2103) 내의 가전자대 사이에 커다란 불연속성을 가져온다. 따라서, 저 굴절률 층(21031)의 Al 조성비와 고 굴절률 층(21032)의 Al 조성 비 사이에서 중간 Al 조성 비를 가지는 중간 층(21033)는 저 굴절률 층(21031)와 고 굴절률 층(21032) 사이에 삽입된다. 결과적으로, 반사층(2103A)에서 가전자대 불연속성이 감소되므로 반사층(2103A)의 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 저 굴절률 층(21071)의 Al 조성비와 고 굴절률 층(21072)의 Al 조성비 사이의 커다란 차이는 반사층(2107) 내의 가전자대 사이에 커다란 불연속성을 가져온다. 따라서, 저 굴절률 층(21071)의 Al 조성비와 고 굴절률 층(21072)의 Al 조성 비 사이에서 중간 Al 조성 비를 가지는 중간 층(21073)는 저 굴절률 층(21071)와 고 굴절률 층(21072) 사이에 삽입된다. 결과적으로, 반사층(2107A)에서 가전자대 불연속성이 감소되므로 반사층(2107A)의 저항을 감소시킬 수 있다.
따라서, 반사층(2103A,2107A) 각각에 중간 층(21033,21073)를 제공하여, 각 반사층(2103A,2107A)의 저항이 감소되므로, 면 발광 레이저 소자(2100A)는 고 출력을 가질 수 있다.
면 발광 레이저 소자(2100A)는 도 29A 내지 29H에 도시된 프로세스에 따라 제조될 수 있다. 이 경우, 반사층(2103A, 2107A)는 도 29A에서 반사층(2103,2107) 의 위치에 각각 적층 될 수 있다.
또한, 중간 층(21033)는 상술된 바와 같이, n-(AI0 .4Ga0 .6)0.5In0 .5P로 형성되고, 중간 층(21073)는 상술된 바와 같이 p-(AI0 .4Ga0 .6)0.5In0 .5P로 형성된다. 본 발명에서, 그러나, 중간 층(21033,21073)는 이에 제한되지 않는다. 중간 층(21033)는 n-(AlzGa1-z)0.5In0.5P (0 < z < 1, y < z < x)로 형성되고, 중간 층(21073)는 p-(AlzGa1-z)0.5In0.5P (0 < z < 1, y < z < x)로 형성된다.
또한, 중간 층(21033)는 저 굴절률 층(21031)에서 고 굴절률 층(21032)로 갈수록 대역 갭이 연속적으로 또는 단계적으로 감소하는 복수의 n-(AlzGa1 -z)0.5In0 .5P 층로 형성된다. 또한, 중간 층(21073)는 저 굴절률 층(21071)에서 고 굴절률 층(21072)로 갈수록 대역 갭이 연속적으로 또는 단계적으로 감소하는 복수의 p-(AlzGa1-z)0.5In0.5P 층로 형성된다.
다른 점에서, 제 13 실시예는 제 12 실시예와 동일하다.
[제 14 실시예]
도 34는 본 발명의 제 14 실시예에 따른 면 발광 레이저 소자(2100B)의 개략적인 횡단면도이다. 도 34를 참조하면, 면 발광 레이저 소자(2100)의 반사층(2103,2107)가 각각 반사층(2103B,2107B)로 대치된 것을 제외하고 면 발광 레이저 소자(2100B)는 도 23에 도시된 면 발광 레이저 소자(2100)과 동일하다.
도 35는 도 34에 도시된 두 반사층(2102,2103B)의 횡단면도이다. 도 35를 참조하면, 반사층(2103B)는 반사층(2103B)가 추가적인 중간 층(21034)를 더 포함하는 것을 제외하고 도 31에 도시된 반사층(2103A)와 동일하다.
중간 층(21034)는 저 굴절률 층(21031)와 공진기 사이에 n- (Al0.4Ga0.6)0.5ln0.5P로 형성된다.
도 36은 도 34에 도시된 두 반사층(2107B,2108)의 횡단면도이다. 도 34를참조하면, 반사층(2107B)는 반사층(2107B)가 추가적으로 중간 층(21074)를 더 포함하는 것을 제외하고 도 32에 도시된 반사층(2107A)와 동일하다.
중간 층(21074)는 저 굴절률 층(21071)와 공진기 사이에 p- (Al0.4Ga0.6)0.5ln0.5P로 형성된다.
도 37은 도 34에 도시된 두 반사층(2102,2108)의 일부, 두 반사층(2103B,2107B), 및 공진기(=공진기 스페이서 층(2104,2106)과 활성층(2105))의 에너지 대역을 나타낸 도면이다.
도 37을 참조하면, 중간 층(21034)는 공진기의 공진기 스페이서 층(2104)의 대역 갭과 저 굴절률 층(21031)의 대역 갭 사이에 있는 대역 갭을 가진다. 또한, 중간 층(21074)는 공진기 스페이서 층(2106)의 대역 갭과 저 굴절률 층(21071)의 대역갭 사이에 있는 대역 갭을 가진다.
공진기 스페이서 층(2104)의 Al 조성비와 저 굴절률 층(21031)의 Al 조성비 사이의 커다란 차이는 반사층(2103A) 내의 가전자대 사이에 커다란 불연속성을 가져온다. 따라서, 공진기 스페이서 층(2104)의 AL 조성비와 저 굴절률 층(21031)의 Al 조성비 사이에서 중간 Al 조성 비를 가지는 중간 층(21034)가 공진기 스페이서 층(2104)와 저 굴절률 층(21031) 사이에 삽입된다. 결과적으로, 반사층(2103B)에서 가전자대 불연속성이 감소되므로 반사층(2103B)의 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 공진기 스페이서 층(2106)의 Al 조성비와 저 굴절률 층(21071)의 Al 조성비 사이의 커다란 차이는 반사층(2107A) 내의 가전자대 사이에 커다란 불연속성을 가져온다. 따라서, 공진기 스페이서 층(2106)의 Al 조성비와 저 굴절률 층(21071)의 Al 조성 비 사이에서 중간 Al 조성 비를 가지는 중간 층(21074)는 저 굴절률 층(21071)와 공진기 스페이서 층(2106) 사이에 삽입된다. 결과적으로, 반사층(2107B)에서 가전자대 불연속성이 감소되므로 반사층(2107B)의 저항을 감소시킬 수 있다.
따라서, 반사층(2103B,2107B) 각각에 중간 층(21034,21074)를 제공하여, 각 반사층(2103B,2107B)의 저항이 감소되므로, 면 발광 레이저 소자(2100B)는 고 출력을 가질 수 있다.
면 발광 레이저 소자(2100B)는 도 29A 내지 29H에 도시된 프로세스에 따라 제조될 수 있다. 이 경우, 반사층(2103B, 2107B)는 도 29A에서 반사층(2103,2107)의 위치에 각각 적층 될 수 있다.
또한, 중간 층(21034)는 상술된 바와 같이, n-(AI0 .4Ga0 .6)0.5In0 .5P로 형성되고, 중간 층(21074)는 상술된 바와 같이 p-(AI0 .4Ga0 .6)0.5In0 .5P로 형성된다. 본 발명에서, 그러나, 중간 층(21034,21074)는 이에 제한되지 않는다. 중간 층(21033)는 n-(AlzGa1-z)0.5In0.5P (0 < z < 1, y < z < x)로 형성되고, 중간 층(21074)는 p-(AlzGa1-z)0.5In0.5P (0 < z < 1, y < z < x)로 형성된다.
또한, 중간 층(21034)는 저 굴절률 층(21031)에서 공진기 스페이서 층(2104)로 갈수록 대역 갭이 연속적으로 또는 단계적으로 감소하는 복수의 n-(AlzGa1 -z)0.5In0.5P 층로 형성된다. 또한, 중간 층(21074)는 저 굴절률 층(21071)에서 공진기 스페이서 층(2104)로 갈수록 대역 갭이 연속적으로 또는 단계적으로 감소하는 복수의 p-(AlzGa1 -z)0.5In0 .5P 층로 형성된다.
다른 점에서, 제 14 실시예는 제 12 실시예와 동일하다.
[제 15 실시예(응용)]
도 38은 본 발명의 제 15 실시예에 따라 도 23에 도시된 면 발광 레이저 소자(2100)를 사용하는 면 발광 레이저 어레이(2300)의 평면도이다. 도 38을 참조하면, 면 발광 레이저 어레이(2300)는 24개의 면 발광 레이저 소자(2301 내지 2324)를 포함한다.
각각의 24개의 면 발광 레이저 소자(2301 내지 2324)는 도 23에 도시된 표면 발산 레이저 소자(2100)로 형성된다. 24개의 면 발광 레이저 소자(2301 내지 2324)는 2차원 적으로 배치된다. 3 면 발광 레이저의 세트, 즉, 면 발광 레이저 소자(2301,2309,2317); 면 발광 레이저 소자(2302,2310,2318); 면 발광 레이저 소자(2303,2311,2319); 면 발광 레이저 소자(2304,2312,2320); 면 발광 레이저 소 자(2305,2313,2321); 면 발광 레이저 소자(2306,2314,2322); 면 발광 레이저 소자(2307,2315,2323); 면 발광 레이저 소자(2308,2316,2324)는 제 1 베이스 라인을 따라 동일한 간격에 배치된다.
또한, 8개의 면 발광 레이저 소자의 세트, 즉, 면 발광 레이저 소자(2301 내지 2308); 면 발광 레이저 소자(2309 내지 2316); 면 발광 레이저 소자(2317 내지 2324)는 제 2 베이스 라인을 따라 동일 간격에 배치된다. 이 경우, 제 2 베이스 라인을 따라 각각의 인접하는 2개의 면 발광 레이저 소자(2301 내지 2324)는 도 38에 도시된 바와 같이 d'의 간격에 배치된다.
또한, 각각의 제 1 베이스 라인은 각각의 제 2 베이스라인과 기 설정된 각도를 형성한다. 따라서, 각각의 8개의 면 발광 레이저 소자(2301~2308,2309~2316,2317~2324)의 중심 포인트를 제 1 베이스 라인으로 투영하는 경우, 8개의 중심 포인트는 h의 동일한 간격에 투영된다.
면 발광 레이저 소자(2100)는 면 발광 타입이므로, 면 발광 레이저 소자(2100)는 높은 장치 위치 정확도를 가지고 용이하게 배열될 수 있다. 또한, 면 발광 레이저 소자(2100)에서, 반사층(2103,2107)의 저항이 상술한 바와 같이 열 발생을 억제하도록 감소 된다. 따라서, 면 발광 레이저 어레이(2300)는 종래의 면 발광 레이저 어레이와 비교하여 높은 장치 밀도를 가진 장치 간격이 감소된다. 결과적으로 칩의 숫자가 증가되면 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 쓰기 광학 시스템에 적용될 때, 복수의 면 발광 레이저 소자(2100)의 집적은 동일 기판 설비가 동시에 복수의 빔으로 기록하는 고 출력 동작의 수행을 가능하게 하므로, 기록 도트 밀도가 증가하는 경우에도 프린팅 율에 감소 없이 프린팅을 수행할 수 있게 된다. 기록 도트 밀도가 동일하게 남아있으면, 프린팅 율을 증가시킬 수 있다.
즉, 일반적으로, 모든 면 발광 레이저 소자(2301~2324)는 단일 메인 스캔 내의 이미지 데이터에 따라 발광되고, 그 후에, 서브 스캐닝이 수행된다. 이 프로세스의 반복에 의해, 이미지 기록이 수행된다. 즉, 면 발광 레이저 어레이(2300)에 포함된 면 발광 레이저 소자의 전체 숫자를 n으로 놓으면, n 라인 정도의 이미지 기록이 단일 메인 스캔에서 수행되므로, 이미지는 동일한 출력을 가진 단일 레이저 광원을 사용한 경우보다 1/n 배에 기록될 수 있다.
면 발광 레이저 어레이(2300)에서, 각각의 면 발광 레이저 소자(2301~2324)는 임의의 면 발광 레이저 소자(2100A,2100B)로 형성된다.
[제 16 실시예]
도 39는 본 발명의 제 16 실시예에 따른 광학 스캐너(2400)를 나타낸 개략도이다. 도 39를 참조하면, 광학 스캐너(2400)는 면 발광 레이저 어레이(2401), 콜리메이터 렌즈(2402), fθ 렌즈(2404)를 포함한다.
면 발광 레이저 어레이(2401)는 도 38에 도시된 면 발광 레이저 어레이(2300)로 형성되고, 복수의 빔을 발산한다. 콜리메이터 렌즈(2402)는 면 발광 레이저 어레이(2401)로부터 발산된 복수의 빔을 평행하게 하고, 평행이 맞춰진 빔을 다각형 거울(2403)로 안내한다.
다각형 미러(2403)는 메인 스캐닝 방향과 서브 스캐닝 방향에서 콜리메이터 렌즈(2402)에서 스캔으로 수신된 복수의 빔을 일으키고 빔을 fθ 렌즈(2404)로 가이드하도록 기설정된 속도에서 시계 방향으로 회전한다. fθ 렌즈(2404)는 다각형 미러(403)에서 반사된 복수의 빔을 감광 바디(2405)로 가이드한다. 이 경우, fθ 렌즈(2404)는 빔이 감광 바디(2405)상에 포커스되도록 다각형 거울에서 반사된 복수의 빔을 가이드한다.
그러므로, 이미지 광학 스캐너(2400)에 따라, 표면-확산 레이저 어레이(2401)로부터 복수의 빔이 콜리메이터 렌즈(2402)와 다각형 미러(2403)로 형성된 동일한 광학 시스템을 사용하여, 다각형 거울(2403)을 높은 속도에서 회전하도록 하고, 도트 위치에 대한 조사 타이밍을 조절하는 것에 의해 스캔된 표면 역할을 하는 감광 바디(2405) 상의 서브 스캐닝 방향에서 분리된 복수의 광점으로 포커스 된다.
광학 스캐너(2400)를 사용하여 이미지를 기록하는 경우, 제 1 베이스 라인에 대한 면 발광 레이저 소자(2301)의 각각의 오프셋을 고려하는 것에 의해 감광 바디(2405) 상의 단일 직선 위의 면 발광 레이저 소자(2301~2324)로부터 빔을 배치할 수 있다.
또한, 광 기록 시스템에서, 레이저 빔의 숫자는 1에서 n으로 증가되면, 광 출력과 다각형 거울의 회전 속도가 동일하게 남아있는 경우, 감광 바디(2405)가 1회전하도록 요구되는 기록 시간이 1/n으로 감소된다. 그러므로 기록은 종래보다 무척 높은 속도에서 수행될 수 있다.
[제 17 실시예]
도 40은 본 발명의 제 17 실시예에 따른 광 스캐너(2400A)를나타낸 개략도이다. 도 40을 참조하면, 광 스캐너(2400A)는 광 스캐너(2400A)가 부가적으로 광 수신 소자(2406)과 동작부(2407)를 포함하는 것을 제외하고 도 39에 도시된 광 스캐너(2400)과 동일하다.
동작부(2407)는 레이저 광의 광 경로 바깥의 포지션 a 와 레이저 광의 광 축 상의 포지션 b 사이에서 광-수신 소자(2406)를 이동시킨다. 광-수신 소자(2406)은 레이저광의 광 축 상의 포지션 b로 이동될 때, 광-수신 소자(2406)는 면 발광 레이저 어레이(2401)로부터 발산된 레이저 광을 검출하고, 이 출력을 측정한다.
광 스캐너(2400A)가 이미지를 기록하고 있을 때, 동작부(2407)는 레이저 광 경로 바깥의 포지션 a에 광-수신 소자(2406)를 배치한다. 광 스캐너(2400A)가 이미지를 기록하지 않을 때, 동작부(2407)는 레이저 광의 광축 상의 포지션 b에 광-수신 소자(2406)를 배치한다.
일반적 규칙으로, 출력이 장기적으로 에너지화 또는 발산 시간으로 점차 감소하는 것이 반도체 레이저로 확인되었다. 이 현상은 어느 정도 모든 반도체 레이저에 적용된다. 레이저 출력의 변동은 잠복 이미지의 형성에 감광 바디(2405) 상의 전기 에너지에 변화로 나타나고, 마침내 이미지 농도가 일정치 않은 것으로 관찰된다. 따라서, 레이저 광 출력이 일정한 농도의 이미지를 형성하도록 일정하게 만들어져야 한다.
그러므로, 광 스캐너(2400A)가 이미지 기록 동작에 있지 않을 때, 면 발광 레이저 어레이(2401)로부터 발산된 복수의 레이저 빔의 출력이 측정될 수 있도록 광-수신 소자(2406)가 레이저 광축 상에 배치되도록 이동된다. 측정에 기초된 면 발광 레이저 어레이(2401)의 면 발광 레이저 소자 안으로 쏘아진 전류를 제어하는 것에 의해, 복수의 레이저 빔의 출력이 실질적으로 동일하게 유지되도록, 감광 바디(2405) 상의 일정한 농도의 이미지를 형성하는 것이 가능하다.
그 밖에, 도 39에 대한 동일한 설명이 적용된다.
[제 18 실시예]
도 41은 본 발명의 제 18 실시예에 따른 광 스캐너(2400B)를 나타낸 개략도이다. 도 41을 참조하면, 광 스캐너(2400B)는 광 스캐너(2400B)가 추가적으로 반 거울(2408)(광 가이드부) 및 광-수신 소자(2409)를 포함하는 것을 제외하고는 도 39에 도시된 광 스캐너(2400)와 동일하다.
반 거울은 콜리메이터 렌즈(2402)와 다각형 거울(2403) 사이의 광 경로 상에 배치된다. 반 거울(2408)은 콜리메이터 렌즈(2402)로부터 다각형 거울(2403)로 레이저 광의 일부를 전송한다. 광-수신 소자(2409)는 반 거울(2408)로부터 광을 수신한다.
반 거울로 레이저 광의 일부를 반사하고 광-수신 소자(2409)로 반사된 광을 검출하는 것에 의해 임의의 동작부를 제공하지 않고 면 발광 레이저 어레이(2401)로부터 발산된 복수의 레이저 빔의 출력을 측정하는 것이 가능하다. 또한, 측정에 기초된 면 발광 레이저 어레이(2401)의 복수의 면 발광 레이저 소자안으로 유입된 전류를 제어하는 것에 의해,복수의 레이저 빔의 출력이 실질적으로 동일하게 유지되도록, 감광 바디(2405) 상의 균일 농도의 이미지를 형성하는 것이 가능하다. 그 밖에는 도 39에 대한 것과 동일한 설명이 적용된다.
[제 19 실시예]
도 42는 본 발명의 제 19 실시예에 따른 광 스캐너(2400C)를나타낸 개략도이다. 돋 42를 참조하면, 광 스캐너(2400C)는 광 스캐너(2400C)가 추가적으로 확대기(410)(확대하는 부분)를 포함하는 것을 제외하고 도 41에 도시된 광 스캐너(2400B)와 동일하다. 확대기(2410)는 확대경 렌즈가 된다.
확대기(2410)는 반 거울(2408)과 광-수신소자(2409) 사이에 배치된다. 확대기(2410)는 기설정된 확대에 반 거울(2408)로부터 복수의 레이저 빔을 확대하고, 광-수신 소자(2409)로 확대된 레이저 빔을 가이드한다.
면 발광 레이저 어레이(2401)로부터 발산된 복수의 레이저빔은 좁게 간격을 두므로, 하나의 광 빔을 다른 것으로부터 분리하는 것에 의해 레이저 빔을 검출하는 것은 어렵다.
따라서, 확대기(2410)에 의해 확대된 그 빔 피치를 가진 복수의 레이저 빔을 광-수신 소자(2409)로 가이드하는 것에 의해,정확하게 복수의 레이저 빔 출력을 측정할 수 있다. 결과적으로, 면 발광 레이저 어레이(2401)의 복수의 면 발광 레이저 소자로 유입된 전류는 정확한 측정에 따라 정확하게 제어될 수 있으므로 복수의 레이저 빔의 출력이 실질적으로 동일하게 유지되고, 감광 바디(2405) 위에 정확도를 가지고 균일한 농도의 이미지를 형성할 수 있다.
확대기(2410)는 도 49에 도시된 광학 스캐너(2400A)에 부가된다. 이 경우에, 동작부(2407)는 확대기(2410)를 포지션 a 또는 b로 광-수신소자(2406)과 동시 에 이동시킨다.
그 밖에, 도 39 및 도 41과 동일한 설명이 적용된다.
[제 20 실시예]
도 43은 본 발명의 제 20 실시예에 따른 광 스캐너(2400D)를 나타낸 개략도이다. 도 43을 참조하면, 광 스캐너(2400D)는 광 스캐너(2400D)가 광-수신소자(2411)를 추가적으로 포함하는 것을 제외하고 도 39에 도시된 광 스캐너(2400)와 동일하다.
광-수신 소자(2411)는 fθ 렌즈(2404)의 출구 표면(2404A)(출구 표면(2404A) 사이드)의 사이드에 레이저 광의 메인 스캐닝 방향에서 마지막 출구에 배치된다.
전자 사진에서, 이미지는 도 3에 도시된 다각형 거울(2403)에 의해 메인 스캐닝을 수행하는 동작을 반복하고, 메인 스캐닝의 완료 후 서브 스캐닝 방향에서 기설정된 양에 의해 감광 바디 드럼(2405)을 스캐닝하는 것에 의해 형성된다. 따라서, 메인 스캐닝과 서브 스캐닝은 기설정된 타이밍으로 수행된다. 그러나, 다각형 거울(2403)의 회전 불규칙성에 의해 일어난 오프셋이 고-품질 이미지의 형성을 방해하도록 매인 스캐닝의 하나의 이미지 정도의 동안에 축적된다.
광 스캐너에 따라(2400D), 스캐닝 레이저 광을 검출하는 광-수신 소자(2411)는 메인 스캐닝 방향의 마지막 출구에 제공되고, 서브 스캐닝은 두 메인 스캔의 완료를 나타내는 신호와 동시에 수행된다. 이는 다각형 거울(2403)의 회전 불규칙성에 의한 이미지 품질의 저하를 방지할 수 있게 하여, 고-품질 이미지를 기록할 수 있도록 한다.
[제 21 실시예]
도 44 는 본 발명의 제 21 실시예에 따른 전자 사진 장치를 나타낸 개략도이다. 도 44를 참조하면, 전자 사진 장치(2500)는 감광 바디 드럼(2501), 광 스캐너(2502), 클리닝 유닛(2503), 충전 유닛(2504), 현상 유닛(2050), 토너(2506), 전송 유닛(2507), 및 방전 유닛(2508)을 포함한다.
광 스캐너(2502), 클리닝 유닛(2503), 현상 유닛(2505), 토너(2506), 전송 유닛(2507), 및 방전 유닛(2508)은 감광 바디 드럼(2501) 주위에 제공된다.
광 스캐너(2502)는 도 39에 도시된 광 스캐너(2400)로 형성되고, 상술된 방법에 따른 복수의 레이저 빔을 사용하여 감광 바디 드럼(2501) 위에 잠복 이미지를 형성한다. 클리닝 유닛(2503)은 감광 바디 드럼(2501)에 남아있는 토너(2509)를 제거한다.
충전 유닛(2504)은 감광 바디 드럼(2501)의 표면을 충전한다. 현상 유닛(2505)은 토너(2506)을 감광 드럼(2501)의 표면으로 가이드하고, 토노(2506)로 광 스캐너(2502)에 의해 형성된 잠복 이미지를 현상한다.
전송 유닛(2507)은 토너 이미지를 전송한다. 방전 유닛(2508)은 감광 바디 드럼(1501) 상의 잠복 이미지를 제거한다.
일련의 동작이 전자 사진 장치(2500)에서 시작하면, 충전 유닛(2504)은 감광 바디 드럼(2501)의 표면을 충전하고, 광 스캐너(2502)는 감광 바디 드럼(2501) 상에 복수의 레이저 빔으로 잠복 이미지를 형성한다. 현상 유닛(2505)은 토너(2506)로 광 스캐너(2502)에 의해 형성된 잠복 이미지를 현상하고, 전송 유닛(2507)은 토 터 이미지를 전송한다. 그에 의해, 토너 이미지는 고정 유닛에 의해 열 고정되어(그래픽으로 그려지지 않음), 전자 사진 이미지가 형성된다.
한편, 방전 유닛(2508)은 감광 바디 드럼(2501) 위에 잠복 이미지를 지우고, 클리닝 유닛(2503)은 감광 바디 드럼(2501) 상에 남아있는 토너(2509)를 제거한다. 그에 의해 일련의 동작이 종료한다. 상술한 동작을 반복하여, 높은 속도에서 연속적으로 전자 사진 이미지를 출력하는 것이 가능하다.
전자 사진 장치(2500)에서, 광 스캐너(1502)는 임의의 광 스캐너(2500A,2400B,2400C, 2400D)로 형성될 수도 있다.
본 발명은 높은 출력을 가지는 것이 가능한 면 발광 레이저 소자에 적용할 수 있다. 본 발명은 높은 출력을 갖는 것이 가능한 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 출력을 가지는 것이 가능한 면 발광 레이저 소자를 포함하는 이미지 형성 장치에 적용하는 것이 가능하다. 또한 본 발명은 높은 출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자 또는 동일한 것을 사용하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 픽업 유닛에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자 또는 동일한 것을 사용하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 전송 모듈에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자 또는 동일한 것을 사용하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 전송 수신기 모듈에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자 또는 동일한 것을 사용하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는광학 통신 시스템에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자 또는 동일한 것을 사용하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광학 스캐너에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 높은 출력을 가질 수 있는 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 사용하는 전자 사진 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열 싱크에 연결된 기판; 상기 기판에 반도체 분포된 브래그 반사기로 형성된 제 1 반사층; 상기 제 1 반사층에 접촉되어 형성된 제 1 공진기 스페이서 층; 상기 제 1 공진기 스페이서 층에 접촉하여 형성되는 활성층; 상기 활성층에 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및 상기 제 2 공진기 스페이서 층와 접촉하고, 반도체 분산된 브래그 반사기로 형성된 제 2 반사층을 포함하고, 상기 제 1 공진기 스페이서 층은 상기 제 2 공진기 스페이서 층을 형성하는 반도체 물질의 열 전도성 보다 더 큰 열 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 면 발광 레이저 소자가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열 싱크에 연결된 기판; 상기 기판에 반도체 분포된 브래그 반사기로 형성된 제 1 반사층; 상기 제 1 반사층에 접촉되어 형성된 제 1 공진기 스페이서 층; 상기 제 1 공진기 스페이서 층에 접촉하여 형성되는 활성층; 상기 활성층에 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하고, 반도체 분산된 브래그 반사기로 형성된 제 2 반사층을 포함하고, 상기 활성층은 GaaIn1 - aPbAs1 -b(0≤a≤1,0≤b≤1)로 형성된 웰 층; 및 상기 웰 층의 대역갭 보다 더 큰 대역 갭을 가지는 (GacIn1 -c)dP1 - dAs(0≤c≤1,0≤d≤1)로 형성되는 장벽층; AlxGa1 - xAs (0 < x ≤1)로 형성된복수의 저 굴절률 층를 포함하는 제 1 반사층; AlyGa1 - yAs (0 < y < x ≤1)로 형성된 복수의 고 굴절률 층; AlGaInp로 형성되는 제 1 및 제 2 공진기 스페이서 층 중 적어도 하나의 일부; (AleGa1-e)fIn1-fP(0≤e≤1,0≤f≤1)로 형성된 활성층에 가깝게 배치되는 제 2 반사층을 형성하는 저 굴절률 층중 하나; 및 (AleGa1 -e)fIn1 - fP의 열 전도성보다 큰 열 전도성을 가지는 AlxGa1 - xAs (0 < x ≤1)로 형성되는 활성층에 가깝게 배치되는 제 1 반사층을 형성하는 저굴절률 층 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 면 발광 레이저 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열 싱크에 연결된 기판; 상기 기판에 반도체 분포된 브래그 반사기로 형성된 제 1 반사층; 상기 제 1 반사층에 접촉되어 형성된 제 1 공진기 스페이서 층; 상기 제 1 공진기 스페이서 층에 접촉하여 형성되는 활성층; 상기 활성층에 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및 상기 제 2 공진기 스페이서 층와 접촉하고, 반도체 분산된 브래그 반사기로 형성된 제 2 반사층을 포함하고, 상기 활성층은 GaaIn1 - aPbAs1 -b(0≤a≤1,0≤b≤1)로 형성된 웰 층; 및 상기 웰 층의 대역갭 보다 더 큰 대역갭을 가지는 (GacIn1 -c)dP1 - dAs(0≤c≤1,0≤d≤1)로 형성되는 장벽층; AlxGa1 - xAs (0 < x ≤1)로 형성된 복수의 저 굴절률 층를 포 함하는 제 1 반사층; AlyGa1 - yAs (0 < y < x ≤1)로 형성된 복수의 고 굴절률 층; (AleGa1-e)fIn1-fP(0≤e≤1,0≤f≤1)로 형성된 제 2 공진기 스페이서 층의 일부; 및 제 2 공진기 스페이서 층이 활성화 층 에 대해 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP를 포함하는 위치에 대칭 위치에 반도체 물질을 포함하는 제 1 공진기 스페이서, 상기 반도체 물질을 (AleGa1 -e)fIn1 - fP의 열 전도성보다 큰 열 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 면 발광 레이저 소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 면 발광 레이저 소자는 열 싱크에 연결된 기판; 상기 기판에 반도체 분포된 브래그 반사기로 형성된 제 1 반사층; 상기 제 1 반사층에 접촉되어 형성된 제 1 공진기 스페이서 층; 상기 제 1 공진기 스페이서 층에 접촉하여 형성되는 활성층; 상기 활성층에 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및 상기 제 2 공진기 스페이서 층와 접촉하고, 반도체 분산된 브래그 반사기로 형성된 제 2 반사층을 포함하고, 상기 제 1 반사층은 복수의 저 굴절률 층를 포함하고, 제 2 반사층은 복수의 저 굴절률 층를 포함하고, 상기 활성층에 가깝게 배치된 상기 제 1 반사층의 저 굴절률 층 중 하나의 반도체 물질의 열 전도성은 활성층에 가깝게 배치된 것의 제 2 반사층의 낮은 굴절률 층 중 하나의 반도체 물질의 열 전도성 보다 더 큰것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 면 발광 레이저 소자에서, 공진기 스페이서 층 및/또는 활성층의 기판 측 위에 배치된 반사층은 활성층의 광 출력 측에 배치된 공진기 스페이서 층와 반사층의 반도체 물질보다 열 전도성이 더 큰 반도체 물질로 형성된다.
따라서, 면 발광 레이저 소자의 열특성이 개선되므로 면 발광 레이저 소자는 고 출력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발영에 따른 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이가 제공된다.
면 발광 레이저 어레이는 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자를 포함하므로, 면 발광 레이저 소자가 배치ㅚ는 간격을 감소시킬 수 있으므로 면 발광 레이저 소자를 높은 밀도에 배치할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기록을 위한 광원으로 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 이미지 형성 장치가 제공되고, 상기 면 발광 레이저 어레이는 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자를 포함한다.
이미지 형성 장치가 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하므로, 이미지 형성 장치는 증가된 숫자의 면 발광 레이저 소자로 감광 바디 위에 기록을 수행할 수 있다. 즉, 이미지 형성 장치는 증가된 도트 밀도로 감광 바디 위에 기록을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 픽업 유닛이 제공된다.
상기 광픽업 유닛은 광원으로 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하므로. 광 픽업 유닛은 복수의 레이저 빔으로 광 디스크 상에 정보를 기록하거나 광학 디스크로부터 재생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 전송기 모듈이 제공된다.
상기 광 전송기 모듈은 광원으로 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하므로, 광 전송기 모듈은 복수의 레이저 빔으로 신호를 전송할 수 있다. 즉, 광 전송기 모듈은 높은 전송률로 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 전송 수신기 모듈이 제공된다.
상기 광 전송기 수신기 모듈은 광원으로 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하므로, 광 전송기 수신기 모듈은 복수의 레이저 빔으로 신호를 통신할 수 있다. 즉, 광 전송기 수신기 모듈은 고 속에서 신호를 통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로 본 발명에 따른 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하는 광 통신 시스템이 제공된다.
광 통신 시스템은 광원으로 본 발명에 따른 하나 이상의 면 발광 레이저 소자 또는 면 발광 레이저 어레이를 포함하므로, 전체 시스템의 속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 반도체 분포된 브래그 반사기로 형성된 제 1 반사층; 상기 제 1 반사층에 접촉되어 형성된 제 2 반사층; 활성층을 포함하는 상기 제 2 반사층에 접촉되어 형성된 공진기; 상기 공진기에 접초ㄱ되어 형성된 제 3 반사층; 및 상기 제 3 반사층에 접촉하여 형성된 제 4 반사층을 포함하고, 상기 공진기는 AlGaInPAs-시스템 물질로 형성되고; 제 2 반사층은 번갈아 적층되는 n 제 1 고 굴절률 층와 n 제 1 저 굴절률 층의 층진 바디를 포함하고, 상기 n은 + 정수이고; 제 3 반사층은 번갈아 적층되는 m 제 2 고 굴절률 층와 m 제 2 저굴절률 층의 층진 바디를 포함하고, m은 + 정수이고; 각각의 n 제 1 저굴절률 층와 m 제2 저굴절룰 층는 AlxGa1 - xAs (0 < x ≤1)로 형성되고; 각각의 n 제1 고굴절률 층와 m 제2 저굴절률 층는 AlyGa1 - yAs (0 < y < x ≤1)로 형성되며; n 제1 저 굴절률 층 중 하나는 상기 공진기에 접촉하고, n 제1 고 굴절률 층 중 하나는 AlGaAs-시스템 물질을 형성하는 제 1 반사층에 접촉하며; m 제2 저 굴절률 층 중 하나는 상기 공진기에 접촉하고, 상기 m 제2 고 굴절률 층 중 하나는 제 4 반사층을 형성하는 AlGaAs-시스템 물질과 접촉하는 것을 특징으로 하는 면 발광 레이저 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면 발광 레이저 소자에서, 공진기와 접촉하여 형성되는 반사층의 저 굴절률 층는 (AlxGa1 -x)0.5In0 .5P(0≤x≤1)로 형성되고, 공진기와 접촉되는 반사층의 고 굴절률 층는 (AlyGa1 -y)0.5In0 .5P(0 < y < x ≤1)로 형성되며, 공진기는 AlGaInPAs-시스템 물질로 형성된다. 결과적으로, 활성화 층 내에서 캐리어를 제한 하는 것이 가능하고, 공진기와 접촉되어 형성되는 반사층의 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 면 발광 레이저 소자는 고 출력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이가 제공되고, 상기 면 발광 레이저 소자는 복수 의 동일하게 이격된 제 1 베이스 라인 및 복수의 동일하게 이격된 제 2 베이스 라인의 상응하는 교점에 배치되고, 상기 제 2 베이스 라인은 상기 제 1 베이스 라인과 기 설정된 각도를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이가 제공되고, 상기 면 발광 레이저 소자는 복수의 동일하게 이격된 제 1 베이스 라인과 복수의 동일하게 이격된 제 2 베이스 라인의 교점에 배치되며, 상기 제 2 베이스 라인은 상기 제 1 베이스 라인과 각각 기 설정된 각도를 만들고; 수광부는 면 발광 레이저 어레이로부터 발산된 레이저 광을 수신하도록 설정되며; 동작부는 이미지 기록 시간 보다 다른 시간에 발산된 레이저 광의 광축 위에 광 수신부가 이동하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명에 따른 복수의 면 발광 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이가 제공되고, 상기 면 발광 레이저 소자는 복수의 동일하게 이격된 제 1 베이스 라인과 복수의 동일하게 이격된 제 2 베이스 라인의 교점에 배치되며, 상기 제 2 베이스 라인은 상기 제 1 베이스 라인과 각각 기 설정된 각도를 만들고; 수광부는 면 발광 레이저 어레이로부터 발산된 레이저 광을 수신하도록 설정되며; 광 가이드부는 상기 광 수신부로 발산된 레이저 광의 일부를 가이드하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 광학 스캐너가 제공된다..
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 스캐너를 포함하는 전자 사진 장치가 제공되는데, 상기 광학 스캐너는 본 발명에 따른 복수의 표면 발산 레이저 소자를 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하고, 상기 면 발광 레이저 소자는 복수의 동일하게 이격된 제 1 베이스 라인과 복수의 동일하게 이격된 제 2 베이스 라인의 교점에 배치되며, 상기 제 2 베이스 라인은 상기 제 1 베이스 라인과 각각 기 설정된 각도를 만들고; 수광부는 면 발광 레이저 어레이로부터 발산된 레이저 광을 수신하도록 설정되며; 광 가이드부는 상기 광 수신부로 발산된 레이저 광의 일부를 가이드하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상세히 개시된 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위에서 벗어 나지 않고 변경과 변형이 이루어질 수 있다.
본 발명은 2006년 2월 3일에 출원된 일본 특허 번호 2006-027466와 2006년 9월 15일에 출원된 일본 특허 번호 2006-250384를 우선권의 기초로 하며 여기서 참고로 참조된다.

Claims (76)

  1. 히트 싱크에 접속된 기판;
    반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
    상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
    상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
    상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
    상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하며,
    상기 제 1 공진기 스페이서 층은 상기 제 2 공진기 스페이서 층을 형성하는 반도체 재료의 열도전율보다 더 큰 열도전율을 가지는 반도체 재료를 포함하는 면 발광 레이저 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공진기 스페이서 층을 형성하는 상기 반도체 재료와 상기 제 2 공진기 스페이서 층을 형성하는 상기 반도체 재료는, 상기 활성층에 대하여 비대칭적인 것인 면 발광 레이저 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 공진기 스페이서 층을 형성하는 상기 반도체 재료는 (AldGa1 -d)fIn1 - fP (0＜d≤1, 0≤f≤1)를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 공진기 스페이서 층을 형성하는 상기 반도체 재료는, 상기 (AldGa1 -d)fIn1 - fP 의 열도전율보다 더 큰 열도전율을 가지는 것인 면 발광 레이저 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 공진기 스페이서 층은 상기 (AldGa1 -d)fIn1 - fP의 대역 갭보다 작은 대역 갭을 가지는 (AlgGa1 -g)hIn1 - hP (0≤g≤1, 0≤h≤1) 를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공진기 스페이서 층은 AlzGa1 - zAs (0≤z≤1)를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공진기 스페이서 층은,
    상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되며, 제 1 열도전율을 가지는 제 1 스페이서 층; 및
    상기 제 1 스페이서 층과 상기 활성층과 접촉하여 형성되며, 상기 제 1 열도전율보다 작은 제 2 열도전율을 가지는 제 2 스페이서 층을 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 반사층 중 상기 활성층에 가장 근접하여 배치되는 반도체 재료들 중 하나의 열도전율은 상기 제 2 반사층 중 상기 활성층에 가장 근접하여 배치되는 반도체 재료들 중 하나의 열도전율 보다 더 큰 것인 면 발광 레이저 소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 반사층은 적어도 AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성된 층을 포함하며,
    상기 제 2 반사층은, 상기 활성층에 대하여 상기 AlxGa1 - xAs 로 형성된 층의 대칭 위치에 배치되며, (AldGa1 -d)fIn1 - fP (0＜d≤1, 0≤f≤1)로 형성되는 층을 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 AlxGa1 - xAs 는 AlAs 인 것인 면 발광 레이저 소자.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은 각각 AlAs로 형성된 복수의 저굴절율 층들을 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 반사층은 전류 제한부를 포함하며,
    상기 제 1 반사층은, 상기 기판과 접촉하여 형성되며 AlAs로 형성된 저굴절율층을 포함하는 제 1 반사부; 및
    상기 제 1 반사부의 활성층 측에 형성되며 AljGa1 - jAs (0＜j＜1) 로 형성된 저굴절율층을 포함하는 제 2 반사부를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  13. 면 발광 레이저 어레이로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 1 항에 기재된 면 발광 레이저 소자로 형성되는 면 발광 레이저 어레이.
  14. 화상 형성 장치로서,
    기록 광원으로서 사용되며, 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 화상 형성 장치.
  15. 광 픽업 유닛으로서,
    제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 것인 광 픽업 유닛.
  16. 광 픽업 유닛으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 픽업 유닛.
  17. 광 송신기 모듈로서,
    제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 모듈.
  18. 광 송신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 모듈.
  19. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 수신기 모듈.
  20. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 수신기 모듈.
  21. 광 통신 시스템으로서,
    제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 통신 시스템.
  22. 광 통신 시스템으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 1 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 통신 시스템.
  23. 면 발광 레이저 소자로서,
    히트 싱크에 접속된 기판;
    반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
    상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
    상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
    상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
    상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하며,
    상기 활성층은, GaaIn1 - aPbAs1 -b (0≤a≤1, 0≤b≤1)로 형성되는 웰 층; 및
    상기 웰 층의 대역 갭보다 더 큰 대역 갭을 가지는 (GacIn1 -c)dP1 - dAs (0≤c≤1, 0≤d≤1)로 형성되는 장벽층을 포함하며,
    상기 제 1 반사층은, AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성되는 복수의 저굴절율층들; 및
    AlyGa1 - yAs (0＜y＜x≤1)로 형성된 복수의 고굴절율층들을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 공진기 스페이서 층 중 적어도 하나의 일부는 AlGaInP로 형성되며,
    상기 활성층에 가장 근접하게 배치되며, 상기 제 2 반사층을 형성하는 상기 저굴절율층들 중 하나는, (AleGa1 -e)fIn1 - fP (0＜e≤1, 0≤f≤1)로 형성되며
    상기 활성층에 가장 근접하게 배치되며, 상기 제 1 반사층을 형성하는 상기 저굴절율층들 중 하나는, 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP 의 열도전율보다 더 큰 열도전율을 가지는 AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성되는 것인 면 발광 레이저 소자.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 반사층에 포함되는 상기 저굴절율층들 각각은 AlAs를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 제 2 반사층은, 전류 제한부를 포함하며,
    상기 제 1 반사층은,
    AlAs로 형성되는 상기 저굴절율층들 중 하나를 포함하며 상기 기판과 접촉하여 형성되는 제 1 반사부; 및
    AljGa1 -jAs(0＜j＜1)로 형성되는 상기 저굴절율층들 중 하나를 포함하며 상기 제 1 반사부의 활성층 측에 형성되는 제 2 반사부를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  26. 면 발광 레이저 어레이로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은, 제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 것인 면 발광 레이저 어레이.
  27. 화상 형성 장치로서,
    기록 광원으로서 사용되며, 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 화상 형성 장치.
  28. 광 픽업 유닛으로서,
    제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 것인 광 픽업 유닛.
  29. 광 픽업 유닛으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 픽업 유닛.
  30. 광 송신기 모듈로서,
    제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 모듈.
  31. 광 송신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 모듈.
  32. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 수신기 모듈.
  33. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 수신기 모듈.
  34. 광 통신 시스템으로서,
    제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 통신 시스템.
  35. 광 통신 시스템으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 23 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 통신 시스템.
  36. 면 발광 레이저 소자로서,
    히트 싱크에 접속된 기판;
    반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
    상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
    상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
    상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
    상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하며,
    상기 활성층은, GaaIn1 - aPbAs1 -b (0≤a≤1, 0≤b≤1)로 형성되는 웰 층; 및
    상기 웰 층의 대역 갭보다 더 큰 대역 갭을 가지는 (GacIn1 -c)dP1 - dAs (0≤c≤1, 0≤d≤1)로 형성되는 장벽층을 포함하며,
    상기 제 1 반사층은, AlxGa1 - xAs (0＜x≤1)로 형성되는 복수의 저굴절율층들; 및
    AlyGa1 - yAs (0＜y＜x≤1)로 형성된 복수의 고굴절율층들을 포함하며,
    상기 제 2 공진기 스페이서 층의 일부는 (AleGa1 -e)fIn1 - fP (0＜e≤1, 0≤f≤1)로 형성되며,
    상기 제 1 공진기 스페이서 층은, 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP의 열전도율보다 더 큰 열전도율을 가지며, 상기 제 2 공진기 스페이서 층이 상기 활성층에 대하여 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP를 포함하는 위치의 대칭 위치에 있는 반도체 재료를 포함하는 면 발광 레이저 소자.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 반사층에 포함되는 상기 복수의 저굴절율층들 각각은 AlAs를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 상기 제 2 반사층은 전류 제한부를 포함하며,
    상기 제 1 반사층은, 상기 기판과 접촉하여 형성되며 AlAs로 형성된 저굴절율층들 중 하나를 포함하는 제 1 반사부; 및
    상기 제 1 반사부의 활성층 측에 형성되며 AljGa1 - jAs (0＜j＜1) 로 형성된 저굴절율층들 중 하나를 포함하는 제 2 반사부를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  39. 면 발광 레이저 어레이로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 36 항에 기재된 면 발광 레이저 소자로 형성되는 면 발광 레이저 어레이.
  40. 화상 형성 장치로서,
    기록 광원으로서 사용되며, 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 화상 형성 장치.
  41. 광 픽업 유닛으로서,
    제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 것인 광 픽업 유닛.
  42. 광 픽업 유닛으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 픽업 유닛.
  43. 광 송신기 모듈로서,
    제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 모듈.
  44. 광 송신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 모듈.
  45. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 수신기 모듈.
  46. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 수신기 모듈.
  47. 광 통신 시스템으로서,
    제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 통신 시스템.
  48. 광 통신 시스템으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 36 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 통신 시스템.
  49. 면 발광 레이저 소자로서,
    히트 싱크에 접속된 기판;
    반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
    상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 1 공진기 스페이서 층;
    상기 제 1 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 활성층;
    상기 활성층과 접촉하여 형성되는 제 2 공진기 스페이서 층; 및
    상기 반도체 분포 브래그 반사기로부터 상기 제 2 공진기 스페이서 층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층을 포함하며,
    상기 제 1 반사층은, 복수의 저굴절율층들을 포함하며, 상기 제 2 반사층은 복수의 저굴절율층들을 포함하며,
    상기 활성층에 가장 근접하게 배치되는, 상기 제 1 반사층의 저굴절율층들 중 하나의 반도체 재료의 열도전율은, 상기 활성층에 가장 근접하게 배치되는, 상기 제 1 반사층의 저굴절율층들 중 하나의 반도체 재료의 열도전율보다 더 큰 것인 면 발광 레이저 소자.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 활성층에 가장 근접하게 배치되는 상기 제 2 반사층의 상기 저굴절율층들 중 하나는 (AleGa1 -e)fIn1 - fP (0＜e≤1, 0≤f≤1)를 포함하며,
    상기 활성층에 가장 근접하게 배치되는 상기 제 1 반사층의 상기 저굴절율층들 중 하나는, 상기 (AleGa1 -e)fIn1 - fP 의 열전도율보다 더 큰 열전도율을 가지는 AlxGa1-xAs (0＜x≤1)를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 AlxGa1 - xAs 는 AlAs 인 것인 면 발광 레이저 소자.
  52. 제 49 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 공진기 스페이서 층 중 적어도 하나의 일부는 AlGaInP 로 형성되는 것인 면 발광 레이저 소자.
  53. 면 발광 레이저 어레이로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 49 항에 기재된 면 발광 레이저 소자로 형성되는 면 발광 레이저 어레이.
  54. 화상 형성 장치로서,
    기록 광원으로서 사용되며, 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은, 제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 화상 형성 장치.
  55. 광 픽업 유닛으로서,
    제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 것인 광 픽업 유닛.
  56. 광 픽업 유닛으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은, 제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 픽업 유닛.
  57. 광 송신기 모듈로서,
    제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 모듈.
  58. 광 송신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며, 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 모듈.
  59. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 송신기 수신기 모듈.
  60. 광 송신기 수신기 모듈로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 송신기 수신기 모듈.
  61. 광 통신 시스템으로서,
    제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자를 광원으로서 포함하는 광 통신 시스템.
  62. 광 통신 시스템으로서,
    복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며 광원으로서 사용되는 면 발광 레이저 어레이를 구비하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들 각각은 제 49 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 광 통신 시스템.
  63. 면 발광 레이저 소자로서,
    반도체 분포 브래그 반사기로부터 기판 상에 형성된 제 1 반사층;
    상기 제 1 반사층과 접촉하여 형성되는 제 2 반사층;
    활성층을 포함하며, 상기 제 2 반사층과 접촉하여 형성되는 공진기;
    상기 공진기와 접촉하여 형성되는 제 3 반사층; 및
    상기 제 3 반사층과 접촉하여 형성되는 제 4 반사층을 포함하며,
    상기 공진기는, AlGaInPAs계 재료로 형성되며,
    상기 제 2 반사층은, 교대로 적층되는 n (n은 양의 정수)개의 제 1 고굴절율층 및 n 개의 제 1 저굴절율층의 적층체(layered body)를 포함하며,
    상기 제 3 반사층은, 교대로 적층되는 m (m은 양의 정수)개의 제 2 고굴절율층 및 m 개의 제 2 저굴절율층의 적층체를 포함하며,
    상기 n 개의 제 1 저굴절율층들 및 상기 m 개의 제 2 저굴절율층들 각각은, (AlxGa1-x)0.5In0.5P (0≤x≤1)로 형성되며,
    상기 n 개의 제 1 고굴절율층들 및 상기 m 개의 제 2 고굴절율층들 각각은, (AlyGa1-y)0.5In0.5P (0≤y＜x≤1)로 형성되며,
    상기 n 개의 제 1 저굴절율층들 중 하나는 상기 공진기와 접촉하며, 상기 n 개의 제 1 고굴절율층들 중 하나는 상기 제 1 반사층을 형성하는 AlGaAs계 재료와 접촉하며,
    상기 m 개의 제 2 저굴절율층들 중 하나는 상기 공진기와 접촉하며, 상기 m 개의 제 2 고굴절율층들 중 하나는 상기 제 4 반사층을 형성하는 AlGaAs계 재료와 접촉하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  64. 제 63 항에 있어서, 상기 제 2 반사층은, 상기 n 개의 제 1 저굴절율층들 중 하나와 상기 n 개의 제 1 고굴절율층들 중 대응하는 하나 사이에 제공되는 제 1 중간층을 더 포함하며, 상기 제 1 중간층은 상기 n 개의 제 1 저굴절율층들의 대역 갭과 상기 n 개의 제 1 고굴절율층들의 대역 갭 사이에 대역 갭을 가지며,
    상기 제 3 반사층은, 상기 m 개의 제 2 저굴절율층들과 상기 m 개의 제 2 고굴절율층들 중 대응하는 하나 사이에 제공되는 제 2 중간층을 더 포함하며, 상기 제 2 중간층은 상기 m 개의 제 2 저굴절율층들의 대역갭과 상기 m 개의 제 2 고굴절율층들의 대역갭 사이에 대역갭을 가지는 것인 면 발광 레이저 소자.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 중간층 각각은, 대역 갭에서 계단식 으로(stepwise) 변화하는 복수의 반도체 재료를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  66. 제 64 항에 있어서, 상기 제 2 반사층은 상기 공진기와 접촉하여 형성되는 제 3 중간층을 더 포함하며, 상기 제 3 중간층은 상기 공진기의 대역 갭과 상기 n 개의 제 1 저굴절율층들의 대역 갭 사이에 대역 갭을 가지며,
    상기 제 3 반사층은, 상기 공진기와 접촉하여 형성되는 제 4 중간층을 더 포함하며, 상기 제 4 중간층은 상기 공진기의 대역 갭과 상기 m 개의 제 2 저굴절율층들의 대역 갭 사이에 대역 갭을 가지는 것인 면 발광 레이저 소자.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 중간층 각각은 대역 갭에서 계단식으로 변화하는 복수의 반도체 재료를 포함하는 것인 면 발광 레이저 소자.
  68. 면 발광 레이저 소자로서,
    제 63 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 형성되는 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하며,
    상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 각각 형성하는 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되는 면 발광 레이저 소자.
  69. 광학 스캐너로서,
    제 63 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 각각 형성된 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
    상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광을 수신하도록 구성되는 수광부; 및
    화상 기록 시간 이외의 시간에서 상기 방사된 레이저 광의 광축 위에 상기 수광부를 이동시키도록 구성되는 이동부를 포함하는 광학 스캐너.
  70. 제 69 항에 있어서, 상기 레이저광을 확대하고 상기 확대된 레이저광을 상기 수광부로 안내하도록 구성되는 확대부를 더 포함하는 것인 광학 스캐너.
  71. 제 69 항에 있어서,
    단말 말단에 배치되어 상기 레이저광을 스캐닝하는 부가적인 수광 엘리먼트를 더 포함하는 것인 광학 스캐너.
  72. 광학 스캐너로서,
    제 63 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 각각 형성된 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
    상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광의 일부를 수신하도록 구성되는 수광부; 및
    상기 방사된 레이저 광의 일부를 상기 수광부로 안내하도록 구성되는 광안내부를 포함하는 광학 스캐너.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 레이저광의 일부를 확대하고 상기 확대된 레이저 광을 상기 수광부로 안내하도록 구성되는 확대부를 더 포함하는 것인 광학 스캐너.
  74. 제 72 항에 있어서, 상기 수광부는 단말 말단에 배치되어 상기 레이저광의 일부를 스캐닝하는 것인 광학 스캐너.
  75. 전자사진 장치로서,
    광학 스캐너를 포함하며,
    상기 광학 스캐너는,
    제 63 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 각각 형성된 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
    상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광을 수신하도록 구성되는 수광부; 및
    화상 기록 시간 이외의 시간에서 상기 방사된 레이저 광의 광축 위에 상기 수광부를 이동시키도록 구성되는 이동부를 포함하는 전자사진 장치.
  76. 전자사진 장치로서,
    광학 스캐너를 포함하며,
    상기 광학 스캐너는,
    제 63 항에 기재된 상기 면 발광 레이저 소자로 각각 형성된 복수의 면 발광 레이저 소자들을 포함하는 면 발광 레이저 어레이로서, 상기 복수의 면 발광 레이저 소자들은, 균일하게 이격된 복수의 제 1 베이스라인들 및 균일하게 이격된 복수의 제 2 베이스라인들의 대응하는 교차점들에 배치되고, 상기 제 2 베이스라인들 각각은 상기 제 1 베이스라인들에 대하여 미리 결정된 각도를 형성하는 것인, 면 발광 레이저 어레이;
    상기 면 발광 레이저 어레이로부터 방사되는 레이저광의 일부를 수신하도록 구성되는 수광부; 및
    상기 방사된 레이저 광의 일부를 상기 수광부로 안내하도록 구성되는 광안내부를 포함하는 전자사진 장치.
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