KR20100072048A - 복사 방출 소자의 제조 방법 및 복사 방출 소자 - Google Patents

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Abstract

복사 방출 소자(1)의 제조 방법이 제공된다. 원거리장에서의 방출 특성이 정해진다. 상기 소정의 방출 특성으로부터, 상기 복사 방출 소자(1)를 위한 굴절률 프로파일이 상기 소자의 주 방출 방향과 수직인 방향에서 산출된다. 상기 소자가 상기 미리 결정된 굴절률 프로파일을 포함하도록 상기 소자의 구조가 산출된다. 상기 미리 결정한 구조에 맞추어 상기 소자(1)가 형성된다. 또한, 복사 방출 소자도 제공된다.

Description

복사 방출 소자의 제조 방법 및 복사 방출 소자{METHOD FOR PRODUCING A RADIATION-EMITTING COMPONENT AND RADIATION-EMITTING COMPONENT}
본 출원은 복사 방출 소자의 제조 방법 및 복사 방출 소자에 관한 것이다.
펌프 레이저로 사용되는 반도체 레이저의 경우, 레이저빔이 가능한 한 균일한 원거리장(far field)으로 출사되는 것이 필요하다. 그러나, 반도체 레이저는 가우스(Gauss)와 유사한 원거리장으로 복사를 방출하는 것이 통상적이다. 복사 프로파일의 중심축으로부터 시작하여 외부쪽으로 가면서 복사 세기는 비교적 빠르게 감소한다.
본 발명의 과제는 고체 레이저를 제조할 수 있고, 상기 레이저의 원거리장이 상기 레이저용 응용물에 더욱 양호하게 맞춰진 방법을 제공하는 것이다. 특히, 원거리장에서 출사된 복사의 균일도를 개선해야 한다.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른 방법 내지 복사 방출 소자에 의해 해결된다. 유리한 형성예들 및 발전예들은 종속 청구항들의 주제이다.
복사 방출 소자의 제조 방법에 대한 일 실시예에 따르면, 원거리장에서의 방출 특성이 정해진다. 소자의 주 방출 방향에 대해 수직인 방향에서, 상기 소정의 방출 특성으로부터 굴절률 프로파일이 산출된다. 소자가 상기 미리 결정된 굴절률 프로파일을 가지도록 소자의 구조가 산출된다. 상기 미리 결정된 구조에 맞추어 소자가 형성된다.
소자의 굴절률 프로파일은 원거리장에서 소정의 방출 특성에 원하는 대로 맞춰지도록 형성된다. 이러한 방식으로, 예를 들면, 원거리장의 방출 특성이 매우 높은 균일도를 가질 수 있다. 이미, 복사 방출 소자로부터 출사된 복사의 균일도가 개선될 수 있다. 가령 외부에 위치하는, 소위, 균일기(homogenisator)를 이용한 차후의 균일화 단계는 생략될 수 있다. 가우스에 유사한 프로파일에서 균일도가 충분히 높은 일부 영역을 차후에 선택하는 단계 역시 필요하지 않다.
바람직하게는, 원거리장에서의 소정의 방출 특성으로부터 그에 부속한 근거리장(near field)이 산출된다. 이는 원거리장으로부터 그에 부속한 근거리장이 생성되는 푸리에 변환(Fourier transformation)을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.
원거리장이란, 복사 방출 소자로부터, 특히 복사를 생성하는 것으로 예정된 활성 영역으로부터 간격을 둔, 방출된 복사의 전자기장으로 가정할 수 있으며, 상기 간격은 방출된 복사의 파장보다 크다.
원거리장과 달리, 근거리장은 복사 생성을 위해 예정된 복사 방출 소자의 활성 영역과 상호 작용한다.
바람직한 형성예에서, 근거리장으로부터 굴절률 프로파일이 산출된다. 굴절률(n)에 대한 비례 관계식은
n ~ [(neff 2 k2 EN(z) - EN''(z))/(k2 EN(z))]1/2
이고, 이 때 z-축은 소자의 주 방출 방향에 대해 수직이고, EN(z)는 근거리장의 전자기장이며, E''N(z)는 상기 근거리장(EN)의 전자기장의 2차 도함수이다. k는 전자기 복사의 파동 벡터(wave vector)이고, neff는 유효 굴절률이다.
바람직한 형성예에서, 반도체 몸체에 반도체층 시퀀스가 증착되고, 이 때 반도체층 시퀀스는 복사 생성을 위해 예정된 활성 영역을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 굴절률 프로파일은 적어도 부분적으로 상기 반도체층 시퀀스를 포함한 반도체 몸체내에서 형성된다.
다른 바람직한 형성예에서, 굴절률 프로파일은 반도체 몸체의 반도체층 시퀀스를 위한 증착 방향을 따라 적합한 물질 조성을 이용하여 형성된다. 바람직하게는, 반도체층 시퀀스의 반도체층들은 적어도 부분적으로 3원, 4원 또는 5원 화합물 반도체를 포함한다. 상기와 같은 화합물 반도체의 경우, 물질의 굴절률은 물질 조성을 이용하여 간단히 조절될 수 있다. 즉, 서로 다른 굴절률을 가진 반도체층들이 증착됨으로써 상기 산출되는 굴절률 프로파일이 형성될 수 있다. 반도체층내에서의 굴절률은 반드시 항수일 필요는 없다. 예를 들면, 반도체층의 굴절률은 구배(gradient)를 포함하거나 단계적으로 감소하거나 증가할 수 있다.
다른 바람직한 형성예에서, 원거리장의 방출 특성은 서로 경사지거나 수직인 2개의 축들을 따라 정해진다. 소정의 방출 특성에 근거하여, 주 방출 방향에 대해 수직이면서, 상기 굴절률 프로파일에 대해 경사지거나 수직인 다른 굴절률 프로파일이 산출될 수 있다. 이 때, 상기 굴절률 프로파일은 제1축에 대해 평행하고, 상기 다른 굴절률 프로파일은 제2축에 대해 평행하다. 이후, 소자가 상기 미리 결정된 다른 굴절률 프로파일을 가지도록 상기 소자의 구조가 산출될 수 있다.
이 때, 다른 굴절률 프로파일도, 마찬가지로, 상기 굴절률 프로파일과 관련하여 제공된 식에 따라 근거리장으로부터 계산될 수 있고, 이 때 상기 계산에 상응하여 사용될 수 있는 근거리장은 제2축을 따르는 원거리장의 소정 그래프로부터 도출된다.
바람직한 발전예에서, 다른 굴절률 프로파일은 소자의 리세스들, 특히 반도체 몸체의 리세스들을 이용하여 형성된다. 이 때, 상기 리세스들은 반도체층 시퀀스를 포함한 반도체 몸체의 물질이 예를 들면 기계적으로 그리고/또는 화학적으로, 가령 습식 화학 식각 또는 건식 화학 식각을 이용하여 제거됨으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복사 생성을 위해 예정된 활성 영역을 가진 복사 방출 소자는 주 방출 방향, 및 상기 주 방출 방향에 대해 수직인 굴절률 프로파일을 포함한다. 굴절률 프로파일은, 상기 굴절률 프로파일에 의해, 소자의 동작 시 생성된 복사가 활성 영역과 소정의 간격을 둔 원거리장에서 갖는 방출 특성이 가우스형 방출 특성보다 더 큰 균일도를 가지도록 실시된다.
더 큰 균일도는, 결과로 발생하는 원거리장이 소정의 원거리장에 상응하거나 적어도 근접하도록 굴절률 프로파일을 적합하게 형성함으로써 달성된다.
바람직한 형성예에서, 굴절률 프로파일은 활성 영역의 양 측에 배치된 장 형성층들(field forming layers)을 이용하여 형성된다. 더욱 바람직하게는, 굴절률 프로파일은 활성 영역의 양 측에서 각각 비약적인 천이부를 포함하며, 활성 영역으로부터 보았을 때 상기 천이부에서 각각의 굴절률이 증가한다.
다른 실시예에 따르면, 복사 생성을 위해 예정된 활성 영역을 가진 복사 방출 소자는 주 방출 방향을 포함하고, 이 때 활성 영역의 양 측에 장 형성층들이 배치되며, 상기 장 형성층들을 이용하여 상기 주 방출 방향에 대해 수직으로 굴절률 프로파일이 형성된다. 굴절률 프로파일은 활성 영역의 양 측에서 각각 비약적인 천이부를 포함하며, 활성 영역으로부터 보았을 때 상기 천이부에서 각각의 굴절률이 증가한다.
상기와 같은 소자는 비교적 균일한 원거리장을 가진 방출 특성을 포함할 수 있다.
상기 다른 실시예의 바람직한 발전예에서, 굴절률 프로파일은, 상기 굴절률 프로파일에 의해 소자의 동작 시 생성된 복사가 활성 영역과 소정의 간격을 둔 원거리장에서 갖는 방출 특성이 가우스형 방출 특성보다 더 큰 균일도를 가지도록 실시된다.
기술된 굴절률 프로파일에 의해, 장 형성층들은 근거리장을 야기하고, 상기 근거리장으로부터는 가우시안 원거리장보다 더 균일해진 원거리장이 얻어진다. 상기와 같은 소자로부터 방출된 복사의 균일도는 가우스형 원거리장을 가진 종래의 반도체 레이저를 이용한 경우보다 더 클 수 있다.
균일한 원거리장이란, 특히, 특정한 각도 범위에서 가능한 한 일정한 세기 분포를 포함하고, 또한 소정의 임계값을 초과하지 않는 원거리장을 의미한다.
원거리장의 균일도에 대한 척도로서, 특히, 원거리장의 세기 그래프 곡선의 하부에 연장되는, 최대 면적의 직사각형면을 차용할 수 있다. 원거리장은 복사 방출 소자로부터 방출된 복사의 세기를 주 방출 방향에 대한 각도(θ)의 함수로 나타낸 것이다. 가우스 그래프를 포함한 원거리장의 경우 최대 직사각형면은 48.4%이다.
소정의 간격을 둔 원거리장이 가우스형 방출 특성에 비해 더 큰 균일도를 가지는 복사 방출 소자는 레이저의 광학적 펌핑이나, 조사 또는 광학 체계로의 상 형성에 매우 적합하다.
비약적인 천이부란, 특히, 상기 비약적인 천이부에 인접한 영역들에 비해 굴절률이 빠르게 변화하는 영역을 의미한다. 상기 변화는 반드시 2개의 값들 사이의 급격한 천이에 근접해야 하는 것은 아니다. 상기 변화는 예를 들면 계단형으로, 또는 일 값으로부터 다른 값으로 선형으로 증가하면서 이루어질 수 있다.
바람직한 형성예에서, 직사각형은, 원거리장의 세기 그래프 곡선 하부에 연장되면서 상기 원거리장의 세기 그래프 곡선 하부에 위치한 전체면의 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 가장 바람직하게는 적어도 65%를 채우는 최대면을 가진다. 상기 면이 클 수록, 소자로부터 방출된 유효 복사의 비율이 더 클 수 있다.
상기 세기 그래프는 굴절률 프로파일에 대해 평행한 방향을 따르는 원거리장의 그래프이다.
바람직한 형성예에서, 적어도 하나의 장 형성층은 부분 영역을 포함하고, 상기 부분 영역에서는 활성 영역과 간격이 증가하면서 굴절률이 감소하며, 바람직하게는 연속적으로 감소한다. 또한, 상기 적어도 하나의 장 형성층은 다른 부분 영역을 더 포함할 수 있고, 상기 다른 부분 영역에서 굴절률은 마찬가지로 활성 영역과의 간격이 증가하면서 감소한다. 이 때, 상기 부분 영역 및 다른 부분 영역은 활성 영역의 동일한 측에 배치되는 것이 바람직하다.
바람직한 발전예에서, 제1부분 영역과 제2부분 영역 사이에 비약적인 천이부가 배치된다. 활성 영역으로부터 보았을 때 굴절률 프로파일이 각각의 비약적 천이부의 양 측에서 감소하며, 바람직하게는 연속적으로 감소한다.
그러므로, 매우 높은 균일도를 가진 방출 특성이 간단히 달성될 수 있다.
바람직하게는, 비약적 천이부 영역에서의 굴절률 프로파일은 상기 비약적 천이부에 인접한 부분 영역들의 경우보다 수치상으로 더 큰 경사도를 포함한다. 예를 들면, 굴절률 프로파일은 특히 장 형성층들의 영역에서 톱니 모양으로 실시될 수 있다.
바람직한 형성예에서, 소자는 반도체층 시퀀스를 가진 반도체 몸체를 포함한다. 바람직하게는, 활성 영역은 반도체 몸체에 형성된다. 또한, 장 형성층들도 적어도 부분적으로 반도체 몸체에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 굴절률 프로파일은 적어도 부분적으로 반도체 몸체에서 형성된다.
바람직한 발전예에서, 굴절률 프로파일은 반도체 몸체의 반도체층들의 주 연장 방향에 대해 수직이다. 즉, 굴절률 프로파일은 반도체 몸체의 반도체층들의 증착 방향을 따른다. 반도체 몸체의 반도체층들은 에피택시얼하게, 가령 MOVPE 또는 MBE를 이용하여 제조되는 것이 바람직하다.
다른 바람직한 발전예에서, 장 형성층들은 각각 화합물 반도체 물질을 함유한다. 더욱 바람직하게는, 굴절률 프로파일은 화합물 반도체 물질의 조성 변화를 이용하여 조절된다. 굴절률이 물질 조성에 의존한다는 점에 의거하여, 산출된 굴절률 프로파일로부터 이를 위해 필요한 물질 조성이 결정될 수 있다.
바람직한 형성예에서, 복사 방출 소자는 주 방출 방향에 대해 수직으로, 그리고 상기 굴절률 프로파일에 대해 수직으로 다른 굴절률 프로파일을 포함한다. 상기 다른 굴절률 프로파일을 이용하여, 특히 반도체 몸체 내에서, 원하는 근거리장 형성이 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 방출된 복사에서 발생된 원거리장은 서로 경사지거나 수직인 2개의 축들과 관련하여 조절되어, 소정의 원거리장에 맞추어 형성될 수 있다.
바람직한 형성예에서, 다른 굴절률 프로파일은 리세스들을 이용하여 형성된다. 바람직하게는, 리세스들은 반도체 몸체에 삽입되며 연장되고, 특히 상기 다른 굴절률 프로파일을 따라 연장된다.
리세스들을 이용하면, 주 방출 방향을 따라 왕복하는(oscillating) 복사를 위해 상기 방향을 따르는 평균 굴절률이 조절될 수 있다.
바람직한 발전예에서, 리세스들은 적어도 부분적으로 충전재로 채워진다. 더욱 바람직하게는, 충전재는 상기 리세스들이 형성되어 있는 물질보다 더 작은 굴절률을 가진다. 특히, 충전재는 상기 리세스들에 인접한 반도체 물질보다 더 작은 굴절률을 가질 수 있다. 그러므로, 상기 리세스들을 이용하여, 평균 굴절률은 반도체 물질의 굴절률에 비해 감소할 수 있다.
외부로부터 반도체 몸체를 관찰하는 방향으로, 리세스들은 깊이가 깊어지면서 뾰족해질 수 있다. 따라서, 상기 평균 굴절률은 반도체 몸체의 테두리로 가면서 감소하는데, 특히 연속적으로 감소할 수 있다.
다른 바람직한 형성예에서, 소자는 다른 활성 영역을 포함하고, 상기 다른 활성 영역은 복사를 생성하도록 예정된다. 상기 소자로부터 출사되는 전체 복사속이 증가할 수 있다.
활성 영역과 다른 활성 영역 사이에 터널 영역이 형성될 수 있다. 상기 터널 영역을 이용하면, 활성 영역 및 다른 활성 영역은 서로 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 바람직하게는, 터널 영역은 2개의 반도체층들을 이용하여 형성되는데, 상기 반도체층들은 각각 서로 반대인 부호형으로 고도핑된다. 바람직하게는, 도핑 농도는 각각 적어도 1018 ㎝-3이고, 더욱 바람직하게는 1019 ㎝-3이다.
형성 변형예에서, 활성 영역에서 생성된 복사 및 다른 활성 영역에서 생성된 복사는 공통의 횡적 광학 모드(transverse optical mode)를 포함한다. 즉, 복사 비율들은 간섭성으로 결합될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 터널 영역은 상기 횡적 광학 모드의 노드(node)에 배치된다. 그러므로, 터널 영역에서 광학적 복사속의 흡수는 방지되거나 적어도 감소할 수 있다.
다른 활성 영역은 장 형성층들에 형성될 수 있다. 특히, 활성 영역과 다른 활성 영역 사이에는 비약적 천이부들 중 하나가 배치될 수 있다.
대안적 형성 변형예에서, 다른 활성 영역의 양 측에 다른 장 형성층들이 배치되고, 이 때 굴절률 프로파일은 상기 다른 활성 영역의 양 측에서 각각 또 다른 비약적 천이부를 포함하며, 상기 다른 활성 영역으로부터 볼 때, 상기 다른 비약적 천이부에서 각각의 굴절률이 증가한다.
이러한 경우, 활성 영역 및 다른 활성 영역은 포개어져 배치되는 것이 바람직하며, 활성 영역들에는 각각 고유의 장 형성층들이 부속한다.
상기 다른 장 형성층들은, 적어도, 상기 장 형성층들과 관련하여 기술된 특성들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 활성 영역에 부속하는 장 형성층들 및 다른 활성 영역에 부속하는 다른 장 형성층들은 동일한 종류로 형성될 수 있다. 이와 달리, 장 형성층들 및 다른 장 형성층들은 서로 다를 수 있고, 특히 활성 영역 내지 다른 활성 영역에 맞춰질 수 있다. 이 때, 활성 영역 및 다른 활성 영역은 서로 다른 파장을 가진 복사를 방출하도록 예정될 수 있다.
바람직하게는, 활성 영역 및/또는 장 형성층들은 화합물 반도체 물질을 함유하고, 더욱 바람직하게는 III-V 화합물 반도체 물질을 함유하며, 특히 (AlInGa)(AsPNSb) 물질 조성, 즉 주기율표의 제3족의 상기 열거한 원소들 중 적어도 하나 및 주기율표의 제5족의 상기 열거한 원소들 중 적어도 하나가 조합된 반도체 물질을 함유한다. 상기 물질은, 특히, AlxInyGa1 -x- yAs, AlxInyGa1 -x- yP, AlxInyGa1 -x-yN 및 AlxInyGa1 -x- ySb로부터 구성되며, 이 때 각각 0≤x≤1, 0≤y≤1, x+y≤1인 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 물질들을 이용하여, 자외선 스펙트럼 영역으로부터 가시 스펙트럼 영역을 거쳐 적외선 스펙트럼 영역에 이르기까지의 복사가 효율적으로 생성될 수 있다.
원거리장의 균일화를 위해 기재된 굴절률 프로파일 형성은 기본적으로 모든 간섭성 이미터(emitter)에 적용될 수 있다.
바람직하게는, 복사 방출 소자는 모서리 방출 반도체 레이저 소자로 실시된다. 모서리 방출 반도체 레이저 소자의 경우, 주 방출 방향은 반도체 몸체의 반도체층들의 주 연장면에 대해 평행하다.
복사 방출 소자가 가령 VCSEL(수직 공동 표면 방출 레이저), VECSEL(수직 외부 공동 표면 방출 레이저) 또는 디스크 레이저(disk laser)와 같은 표면 실장형 반도체 레이저 소자로서 실시되는 것도 고려할 수 있다. 표면 실장형 반도체 레이저 소자의 경우, 소자의 주 방출 방향은 반도체 몸체의 반도체층들의 주 연장면에 대해 수직이다.
바람직한 발전예에서, 복사 방출 소자는 펌프 레이저로 실시된다.
상기에 계속 기술된 방법은 복사 방출 소자의 제조를 위해 매우 적합하다. 복사 방출 소자와 관련하여 상술한 특성은 본 방법에도 차용될 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.
이하, 다른 특성들, 유리한 형성예들 및 적합성들은 도면들과 관련한 실시예들의 기재로부터 도출된다.
도 1A 내지 1E는 복사 방출 소자의 제조 방법에 대한 제1실시예이다.
도 2A 내지 2E는 광전 소자의 제조 방법에 대한 제2실시예이다.
도 3은 주 방출 방향에 대한 각도(θ)의 함수로서 가우스 원거리장에 대한 세기 분포(I)이다.
도 4A 내지 4C는 도 2E에 따라 실시된 복사 방출 소자의 전기 광학 시뮬레이션 결과로서, 도 4A는 굴절률 프로파일, 도 4B는 그에 부속하는 근거리장의 세기 분포, 그리고 도 4C는 주입된 전류(j)의 함수로서의 복사속(P)이다.
도 5는 복사 방출 소자의 제2실시예에 대한 굴절률 프로파일의 질적(qualitative) 그래프이다.
도 6은 복사 방출 소자의 제3실시예에 대한 굴절률 프로파일의 질적 그래프이다.
도 7은 광전 소자의 제4실시예의 개략적 평면도 및 그에 부속한 질적 굴절률 프로파일이다.
동일하거나, 동일한 종류이거나 동일하게 작용하는 부재들은 도면에서 동일한 참조 번호를 가진다.
도면들은 각각 개략적으로 도시된 것으로 반드시 축척에 맞는 것은 아니다. 오히려, 비교적 작은 부재들 및 특히 층 두께는 명확한 이해를 위해 과장 및 확대되어 도시되어 있을 수 있다.
도 1A는 복사 방출 소자를 위해 정해진 원거리장의 세기 곡선 그래프(I)를 도시한다. 세기(I)는 소자의 주 방출 방향에 대한 각도(θ)의 함수로 도시되어 있다. 세기 그래프는 약 +/-15°의 각도에서 고평부적(plateau-shaped) 진행을 보였고, 이 때 세기는 실제로 변하지 않는다. 점선(101)은 세기 그래프(100) 하부에 형성된 최대면적의 직사각형의 테두리를 형성한다. 상기 직사각형은 세기 곡선(100)하부에 형성된 면의 약 68.8%를 채운다. 이에 비해, 도 3에서는 그에 상응하여 세기 그래프(300)가 도시되어 있는데, 상기 세기 그래프에 부속하는 직사각형은 가우스 복사 프로파일 경우의 최대 면적(301)을 가진다. 이 경우, 상기 최대 면적(301)을 가진 직사각형의 면은 세기 곡선(300)으로 형성되는 면의 약 48.4%이다. 도 1A에 도시된 원거리장의 세기 프로파일은 가우스형 세기 분포에 비해 현저히 더 큰 균일도를 가진다.
이에 부속한 근거리장은 도 1B에 도시되어 있다. 근거리장은 도 1A에 도시된 원거리장으로부터 공간적 푸리에 변환을 통해 도출된다. 도 1C에 도시된 바와 같이, 상기 제공된 관계식에 따라 상기 근거리장으로부터 굴절률 프로파일이 산출될 수 있다. z-축의 0점으로부터 시작하여 굴절률 그래프는, 간격이 증가하면서 굴절률이 각각 감소하는 복수 개의 부분 영역들을 포함한다. 상기 부분 영역들 사이에서 비약적 천이부(24)가 각각 형성되며, 상기 천이부에서 굴절률은 작은 값으로부터 더 큰 값으로 급변한다. 도시된 굴절률 그래프는 물질 조성의 그래프로 환산될 수 있다. 상기 환산은 소자를 위해 고려된 각각의 물질에 의존한다.
도 1D에는 AlxGa1 - xAs계 반도체층 시퀀스를 위한 알루미늄 함량(x)의 그래프가 예시적으로 도시되어 있다. 도 1D에 상응하여 형성된 알루미늄 함량 프로파일을 이용하여, 도 1C에 도시된 굴절률 프로파일이 적어도 근사적으로 실행될 수 있다.
이렇게 산출된 소자의 구조에 근거하여 소자가 형성될 수 있다.
도 1B의 근거리장의 세기 그래프가 도시하는 바와 같이, 근거리장은 실제로 중심축(z=0) 주변으로 -2와 +2 ㎛사이의 범위에서만 0 이외의 값을 가진다. 제조될 복사 방출 소자에서, 굴절률 프로파일 및 상기 굴절률 프로파일로부터 산출된 물질 조합 그래프는 상기 영역에서만 실행될 수 있다. z값이 더 큰 경우 근거리장의 세기가 낮아서, 산출된 굴절률 프로파일을 가능한 한 정확하게 모사하는 단계는 생략될 수 있다.
도 1E는 상기와 같은 복사 방출 소자(1)를 개략적 단면도로 도시한다. 복사 방출 소자는 반도체층 시퀀스를 가진 반도체 몸체(2)를 포함한다. 반도체층 시퀀스는 반도체 몸체를 형성하고, 바람직하게는 에피택시얼하게 제조되며, 가령 MOVPE 또는 MBE를 이용한다. 반도체 몸체(2)의 반도체층 시퀀스는 캐리어(29)상에 배치된다. 캐리어(29)는 반도체 몸체의 반도체층 시퀀스가 증착되었던 성장 기판일 수 있다. 이와 달리, 캐리어는 성장 기판과 다를 수 있다. 이 경우, 캐리어는 성장 기판의 까다로운 조건, 특히 결정 순도와 관련한 조건을 반드시 충족할 필요는 없으며, 오히려 열 전도도 또는 전기 전도도 및/또는 기계적 안정성과 같은 다른 특성들과 관련하여 선택될 수 있다.
반도체 몸체는 활성 영역(21)을 포함하고, 상기 활성 영역은 반도체 몸체의 동작 시 복사를 생성하도록 예정된다. 활성 영역의 양 측에 각각 접촉층(31) 내지 다른 접촉층(32)이 배치된다. 바람직하게는, 접촉층들은 반도체 몸체(2)의 외부 전기적 접촉을 위한 역할을 한다. 복사 방출 소자의 동작 시, 전하 캐리어들은 접촉층들(31, 32)을 경유하여 2개의 서로 다른 측들로부터 활성 영역으로 주입될 수 있고, 그 곳에서 복사 방출하에 재조합할 수 있다.
활성 영역의 양 측에 각각 장 형성층(22)이 배치된다. 활성 영역(21)과 반대 방향인 장 형성층들(22)의 측에 각각 클래딩층(26)이 배치된다. 바람직하게는, 클래딩층들의 각각의 굴절률은 장 형성층들(22)의 굴절률보다 작다. 그러므로, 반도체 몸체에서 왕복하는 복사는 수직 방향으로 대부분 클래딩층들(26) 사이의 영역에 한정될 수 있다.
또한, 반도체 몸체(2)는 측면(20)을 포함하고, 상기 측면은 반도체 몸체를 래터럴 방향에서, 즉 반도체 몸체(2)의 반도체층들의 주 연장 방향을 따라 한정한다. 반도체 몸체(2)의 측면들(20) 중 적어도 하나는 복사 방출 소자(1)의 동작 시 생성된 간섭성 복사를 아웃커플링하도록 예정된다. 복사 방출 소자는 모서리 방출 반도체 레이저 소자로 실시된다.
예를 들면, 측면들(20)은 가령 습식 화학 식각이나 건식 화학 식각을 이용하여 화학적으로, 또는 가령 쪼갬이나 파괴를 이용하여 기계적으로 제조될 수 있다.
복사 방출 소자의 제조를 위해, 원칙적으로, 복사 생성에 적합한 모든 반도체 물질이 적합하다.
바람직하게는, 복사 방출 소자(1), 특히 활성 영역(21) 및/또는 장 형성층들(22)은 III-V 화합물 반도체 물질을 함유하며, 특히 (AlInGa)(AsPNSb)란 물질 조합으로 이루어진 화합물 반도체 물질을 함유하고, 이 때 상기 화합물 반도체 물질은 주기율표의 제3족의 상기 열거한 원소들 중 적어도 하나 및 제5족의 상기 열거한 원소들 중 적어도 하나를 함유한다.
III-V 화합물 반도체 물질은 자외선 스펙트럼 영역(AlxInyGa1 -x- yN)에서 가시 스펙트럼 영역(특히 청색 내지 녹색 복사를 위해 AlxInyGa1 -x- yP 또는 특히 황색 내지 적색 복사를 위해 AlxInyGa1 -x- yP)을 거쳐 적외선 스펙트럼 영역(AlxInyGa1 -x- yAs, AlxInyGa1-x-ySb)에 이르기까지의 복사 생성에 매우 적합하다. 이 때, 각각 0≤x≤1, 0≤y≤1, x+y≤1이고, 특히 x≠1, y≠1, x≠0 및/또는 y≠0이다. III-V 반도체 물질, 특히 상기 열거한 물질계로 이루어진 반도체 물질을 이용하면 복사 생성 시 높은 내부 양자 효율을 얻을 수 있다.
이후, AlxInyGa1 -x- yAs계 소자를 위한 층 구조가 예시적으로 기술된다. 활성 영역(21)은 6.5 nm의 두께를 가지며 In0 .13Ga0 .87As계인 양자층을 이용하여 형성된다. 이와 달리, 활성 영역은 1개보다 많은 양자층, 가령 2개 이상의 양자층들을 구비하는 양자 구조를 포함할 수 있다. 특히 층 두께의 변화 및/또는 인듐 함량의 변화에 의해 활성 영역에서 생성된 복사의 피크 파장이 조절될 수 있다.
본 출원의 틀에서, 양자 구조란 명칭은, 특히 전하 캐리어들이 속박("confinement")에 의해 에너지 상태의 양자화를 경험할 수 있는 모든 구조를 포함한다. 특히, 양자 구조란 명칭은 양자화의 차원성에 대한 정보는 담고 있지 않다. 상기 명칭은, 특히, 양자상자, 양자선, 양자점 및 이들 구조들의 각 조합을 포함한다.
적합하게는, 반도체층들은 활성 영역(21)의 일 측에서 n형으로 도핑되고, 상기 활성 영역의 다른 측에서 적어도 부분적으로 p형 도핑된다. 예를 들면, 활성 영역(21)과 캐리어(29) 사이에 배치된 반도체층들은 n형으로 도핑될 수 있다.
활성 영역은 2개의 장 형성층들(22) 사이에 배치되며, 이 때 상기 장 형성층들(22)은 각각 부분 영역(221) 및 다른 부분 영역(222)을 포함한다. 상기 다른 부분 영역(222)은 상기 부분 영역(221)의 경우보다 활성 영역(21)에 대해 더 큰 간격을 두고 위치한다.
부분 영역들(221)은 각각 AlxGa1 - xAs을 포함하고, 알루미늄 함량(x)은 활성 영역(21)으로부터의 간격이 증가하면서 0.20이란 값으로부터 0.35란 값으로 증가한다. 바람직하게는, 상기 증가는 연속적이다. 그에 상응하여 굴절률은 각각 감소한다.
다른 부분 영역들(222)은 각각 AlxGa1 - xAs을 포함하고, 알루미늄 함량(x)은 활성 영역(21)으로부터의 간격이 증가하면서 0.10이란 값으로부터 0.35란 값으로 증가한다. 바람직하게는, 상기 증가는 연속적이며, 특히 선형이거나 적어도 가능한 한 선형이다. 부분 영역(221)과 다른 부분 영역(222) 사이에 생성되는 비약적 천이부(24)에서 알루미늄 함량은 35%로부터 20%로 비약적으로 감소한다. 활성 영역(21)으로부터 시작하여, 알루미늄 함량(x)은 비약적 천이부(24)의 양 측에서 증가한다. 그에 상응하여 굴절률은 각각 감소한다.
장 형성층들(22)의 부분 영역들(221, 222)은 각각 940 nm의 두께를 가진다.
활성 영역(21)과 반대 방향인 장 형성층들(22)의 측에 배치되는 클래딩층들(26)은 각각 1000 nm의 두께를 가지며, Al0 .50Ga0 .50As 물질을 함유한다. 클래딩층들(26)의 알루미늄 함량은 장 형성층들의 알루미늄 함량보다 많다. 따라서, 클래딩층들의 굴절률은 장 형성층들(22)의 굴절률보다 작아서, 활성 영역(21)에서 생성된 복사의 횡적 모드가 적어도 가능한 한 상기 클래딩층들 사이의 영역에 한정될 수 있다.
캐리어(29)는 전기 전도성인 것이 적합하다. 가령 GaAs, Ge, Si 또는 GaP와 같은 반도체 물질계인 캐리어의 경우, 상기 캐리어는 상기 캐리어(29)와 활성 영역(21) 사이에 배치된 반도체층들(22, 26)과 동일한 종류로 도핑되는 것이 적합하다.
이와 달리, 캐리어는 전기 절연성으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 다른 접촉층(32)이 활성 영역(21)을 향한 상기 캐리어(29)의 측에 배치되는 것이 적합하다.
상기 제1실시예에서, 굴절률 프로파일은, 반도체 몸체(2)의 반도체층 시퀀스의 물질 조성이 증착 방향을 따라, 즉 반도체 몸체(2)의 반도체층들의 주 연장 방항에 대해 수직으로 적합하게 달라짐으로써 얻어진다.
장 형성층들(22)을 위해 매우 적합한 화합물 반도체 물질은, 상기 화합물 반도체 물질의 조성 변화를 이용하여 굴절률이 조절될 수 있는 물질이다.
이러한 방식으로 제조될 수 있는 복사 방출 소자에서 소정의 간격을 둔 원거리장에 방출되는 복사는, 가우스형 방출 특성을 가진 복사를 방출하는 소자에 비해 더 큰 균일도를 가진다.
원거리장의 세기 그래프 곡선 하부에 연장되는 최대 면적의 직사각형은, 바람직하게는, 상기 원거리장의 세기 그래프 곡선 하부에 위치한 전체면의 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 가장 바람직하게는 적어도 65%를 채운다.
상기와 같은 복사 방출 소자는 펌프 레이저로 매우 적합하다.
복사 방출 소자의 제조 방법에 대한 다른 실시예는 도 2A 내지 2E에 개략적으로 도시되어 있다. 제2실시예는 실질적으로 제1실시예에 상응한다. 이와 달리, 원거리장에서 소정의 방출 특성은 직사각형 프로파일이며, 이는 곡선 하부의 직사각형이 전체면을 채우는, 이상적 균일도를 가진 원거리장의 그래프를 가리킨다.
도 2A의 토대가 되는 근거리장, 즉 도 2A에 도시된 그래프로부터 공간적 푸리에 변환을 통해 산출되는 근거리장은 도 2B에 도시되어 있다. 세기 그래프는 주 최대값(210)외에 복수 개의 부 최대값(211, 212, 213)을 도시한다. 도 1B에 도시된 세기 그래프와 달리, 상기 그래프 가령 z=3.5 ㎛인 경우와 같이 간격값이 더 클 때도 0 이외의 값을 나타낸다.
도 2B에 도시된 근거리장으로부터 산출된 굴절률 프로파일 값(n) 내지 알루미늄 함량 값(x)은 도 1C 및 1D와 관련하여 기술된 바와 같이 계산될 수 있으며, 도 2C 내지 2D에 도시되어 있다. 반도체 몸체(2)를 포함한 복사 방출 소자(1)는 도 2E에 개략적 단면도로 도시되어 있는데, 상기 반도체 몸체의 층 구조는, 활성 영역(21)에서 생성된 복사가 소정의 간격을 두고 원거리장을 가지며, 상기 원거리장은 도 2A에 도시된 이상적 프로파일에 근접하도록 실시된다.
복사 방출 소자(1)의 구조는 도 1E와 관련하여 기술된 복사 방출 소자에 실질적으로 상응한다. 이와 달리, 장 형성층들(22)은 각각 부가적 부분 영역(223)을 포함하고, 상기 부분 영역은 활성 영역(21)과 반대 방향인 상기 다른 부분 영역(222)의 측에 형성된다.
장 형성층들(22)은 각각 2개의 비약적 천이부들(24)을 포함하고, 상기 천이부들은 부분 영역(221)과 다른 부분 영역(222) 사이에 또는 다른 부분 영역(222)과 부가적 부분 영역(223) 사이에 형성된다. 바람직하게는, 장 형성층(22)의 부가적 부분 영역(223)에서 알루미늄 함량은 활성 영역으로부터의 간격이 증가하면서 증가하고, 더욱 바람직하게는 연속적으로 증가한다. 그에 따라, 다른 장 형성층의 굴절률은 활성 영역에 대한 간격이 증가하면서 감소한다.
활성 영역의 양 측에서 각각 2개의 비약적 천이부들을 포함하는 상기 굴절률 프로파일을 이용하면, 장 형성층들(22)의 클래딩층들(26) 사이에 근거리장의 세기 분포가 형성되되, 활성 영역(21)으로부터 방출된 복사가 소정의 간격을 둔 원거리장에서 이상적 균일도를 가진 방출 특성에 거의 근접하도록 형성될 수 있다. 상기 2개의 비약적 천이부들에서 굴절률은, 활성 영역으로부터 볼 때 각각 비약적으로 증가한다.
도 4A 내지 4C는 도 2E와 관련하여 기술된 실시예에 따라 실시된 복사 방출 소자의 전기 광학 시뮬레이션 결과를 도시한다.
z-방향은 반도체 몸체(2)의 반도체층들의 증착 방향에 상응하며, 상기 도면의 0점은 활성 영역을 향한 캐리어(29)의 경계면이다. 도 4A에 도시된 굴절률 프로파일은 활성 영역(21)의 양 측에서 각각 2개의 비약적 천이부들(24)을 포함하고, 활성 영역으로부터 볼 때 상기 천이부들에서 굴절률이 비약적으로 증가한다. 비약적 천이부(24)의 양 측에서 굴절률은 활성 영역과의 간격이 증가하면서 감소한다.
굴절률 프로파일은 활성 영역(21)에 대해 대칭으로 형성된다. 이를 통해, 활성 영역에서 생성된 복사의 대칭적 출사가 간단해진다.
도 4A에 도시된 굴절률 프로파일로부터 얻은 근거리장은 도 4B에서 증착 방향(z)을 따르는 세기 분포로 도시되어 있다. 세기 분포는 주 최대값(401)외에 양 측에서 각각 세기의 부 최대값(402, 403)을 포함하고, 따라서 원거리장에서 가우스형 방출 특성을 갖는 소자와 확연히 구분된다. 가우스형 원거리장의 경우, 그에 부속한 근거리장도 가우스형을 포함하고, 따라서 부 최대값을 가지지 않는다.
도 4A와 도 4B의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이, 부 최대값(402)은 장 형성층(22)의 다른 부분 영역(222)에, 부 최대값(403)은 장 형성층(22)의 부가적 부분 영역(223)에 형성된다. 주 최대값(401)에 속하는 세기 비율은 z-방향을 따라 활성 영역(21)에, 그리고 장 형성층들(22)의 부분 영역들(221)에 한정된다. 기재된 굴절률 프로파일에 의해, 장 형성층들(22)은 활성 영역(21)에서 생성된 복사의 근거리장을 형성하되, 소정의 간격을 두고 얻어진 원거리장이 가우스 방출 특성보다 더 큰 균일도를 가지도록 형성할 수 있다.
도 4B에 도시된 근거리장은 활성 영역과 0.8% 겹친다(속박). 차수(order)가 더 큰 광학 모드는 현저히 낮아진 속박 인자를 포함하며, 시뮬레이션에 따라 편차가 있지 않다.
주입된 전류(j)의 함수로서 출력(P) 시뮬레이션 그래프는 도 4C에 도시되어 있다. 소자의 레이저 임계는 400 mA를 바로 초과한다. 기울기(steepness)는 약 1 W/A이다. 도시된 시뮬레이션 결과는, 기술된 방법을 이용하여 양호한 전기 광학 특성을 가지면서 그와 동시에 균일화된 원거리장을 포함하는 소자를 제조할 수 있음을 시사한다.
도 5는 복사 방출 소자에 대한 제3실시예의 굴절률 프로파일을 질적 그래프로 도시한다.
제3실시예는 도 4A와 관련하여 기술된 제2실시예에 실질적으로 상응한다. 이와 달리, 복사 방출 소자는 활성 영역(21)에 대해 부가적으로 상기 활성 영역의 양 측에서 각각 하나의 다른 활성 영역(27)을 포함한다. 다른 활성 영역들(27)은 각각 장 형성층들(22)에 배치된다.
활성 영역(21)과 다른 활성 영역들(27) 사이에 각각 터널 영역(28)이 형성된다. 터널 영역들(28)은, 다른 활성 영역들(27) 및 상기 활성 영역(21)을 서로 직렬로 연결하도록 예정된다. 바람직하게는, 터널 영역들 각각은 고도핑된 n형 반도체층 및 고도핑된 p형 반도체층을 포함한다. 바람직하게는, 도핑 농도는 각각 적어도 1018 ㎝-3이며, 더욱 바람직하게는 적어도 1019 ㎝-3이다.
바람직하게는, 터널 영역들(28)은 굴절률 프로파일의 비약적 천이부(24)의 영역에 배치된다. 도 4A 및 4B에 도시된 바와 같이, 상기 영역들에서 근거리장의 세기는 비교적 낮다. 그러므로, 터널 영역들(28)에서 근거리장의 복사 세기의 흡수는 방지되거나 적어도 상당히 감소할 수 있다.
활성 영역(21) 및 다른 활성 영역들(27)은 간섭성으로 결합될 수 있다. 즉, 활성 영역에서 생성된 복사 및 다른 활성 영역들에서 생성된 복사는 공통의 횡적 광학 모드를 포함한다. 바람직하게는, 상기 광학 모드의 노드, 즉 상기에 기술한 바와 같이 비약적 천이부(24)의 영역에 형성될 수 있는 노드에는 각각 터널 영역들(28)이 배치된다.
부가적 활성 영역들(27)을 통해 전체적으로 소자로부터 출사되는 복사속이 증가할 수 있다.
복사 방출 소자의 제4실시예에 대한 굴절률 프로파일은 도 6에 도시되어 있다. 제4실시예는 도 4A와 관련하여 기술된 제2실시예에 실질적으로 상응한다. 이와 달리, 복사 방출 소자의 반도체 몸체는 다른 활성 영역(27)을 포함한다. 활성 영역(21) 및 다른 활성 영역은 포개어져 배치되고, 이 때 상기 다른 활성 영역은 2개의 또 다른 장 형성층들(23) 사이에 배치된다. 상기 실시예에서, 활성 영역(21) 및 다른 활성 영역(27)은 동일한 종류로 실시된다.
또한, 장 형성층들(22) 및 장 형성층들(23)은 동일한 종류로 실시된다. 굴절률 프로파일은 다른 활성 영역(27)의 양 측에서 각각 2개의 또 다른 비약적 천이부들(25)을 포함하고, 상기 다른 활성 영역으로부터 보았을 때 상기 천이부들에서 각각 굴절률이 증가한다.
활성 영역(21) 및 다른 활성 영역(27)에 터널 영역(28)이 실시되고, 상기 터널 영역은 도 5와 관련하여 기술된 바와 같이 형성될 수 있다. 도 5와 관련하여 기술된 실시예와 달리, 활성 영역(21) 및 다른 활성 영역(27)은 서로 비교적 멀리 이격되어 있다. 장 형성층들(22) 내지 다른 장 형성층들(23)을 이용하면, 활성 영역(21) 내지 다른 활성 영역(27)에서 생성된 복사가 서로 분리된다.
활성 영역들(21, 27)은 가능한 한 서로에 대해 무관하게 간섭성 복사를 생성할 수 있다. 가능한 한 광학 모드를 분리하기 위해, 도시된 실시예와 달리 장 형성층(22) 및 다른 장 형성층(23) 사이에 다른 클래딩층이 배치될 수 있다. 상기 다른 클래딩층의 굴절률은 장 형성층들(22) 및 다른 장 형성층들(23)의 굴절률보다 작은 것이 적합하다.
복사 방출 소자에 대한 제5실시예는 도 7에 개략적 평면도로 도시되어 있다. 반도체층 시퀀스를 포함한 반도체 몸체의 수직 구조는 도 4A 내지 도 6과 관련하여 기술된 실시예들과 같이 실시될 수 있다. 또한, 그에 부속한 굴절률 프로파일의 질적 그래프도 도시되어 있다.
반도체 몸체(2)는 리세스들(4)을 포함하고, 상기 리세스들은 측면(20)으로부터 출사되는 복사의 주 방출 방향에 대해 수직으로 상기 반도체 몸체(2)로 삽입되며 연장된다. 리세스들(4)은 적어도 부분적으로 충전재로 채워질 수 있으며, 바람직하게는, 상기 충전재는 반도체 몸체(2)보다 작은 굴절률을 포함한다.
반도체 몸체(2)의 외부로부터 보았을 때, 리세스들은 깊이가 깊어지면서 뾰족해진다. 이러한 방식으로, 주 방출 방향을 따라 평균을 낼 때 리세스들(4)의 영역에서 반도체 몸체(2)의 테두리로 가면서 감소하는 굴절률 프로파일이 형성될 수 있다. 리세스들(4)은 반도체 몸체(2)의 상호 대향된 측들로부터 반도체 몸체로 삽입되며 연장된다. 상기 측들에 각각 테두리층(6)이 배치되고, 상기 테두리층의 굴절률은 반도체 몸체(2)와의 간격이 증가하면서 감소한다. 이와 달리, 굴절률 그래프가 일정한 테두리층도 고려될 수 있다.
바람직하게는, 테두리층들(6)은 예를 들면 산화물이나 질화물이나 질산화물과 같은 유전체 물질을 함유한다. 가령 산화물로는 산화 규소 또는 산화 티타늄이 있고, 질화물로는 질화 규소가, 질산화물로는 규소 질산화물이 있다. 테두리층들은 각각 다층으로 실시될 수 있으며, 부분층들의 굴절률은 반도체 몸체와의 간격이 증가하면서 감소한다.
반도체 몸체 및 테두리층들(6) 사이에 각각 비약적 천이부(24)가 형성되며, 반도체 몸체(2)의 내부로부터 볼 때 상기 천이부에서 굴절률이 비약적으로 증가한다. 비약적 천이부는 반도체 몸체와 상기 반도체 몸체에 인접한 층 사이의 경계면에 형성된다.
이러한 방식으로, 주 방출 방향에 대해 수직으로, 그리고 반도체 몸체(2)의 반도체층들의 증착 방향에 대해 수직인 방향으로 다른 굴절률 프로파일이 형성될 수 있다. 상기 다른 굴절률 프로파일을 이용하면 상기 방향을 따라 근거리장이 형성되되, 상기 방향을 따라 상기 근거리장으로부터 얻은 원거리장이 소정의 방출 특성에 상응하도록 형성될 수 있다.
복사 방출 소자는, 상호 수직인 2개의 축들을 따라 원거리장에서 방출 특성이 소정의 그래프에 상응하거나 적어도 근접하도록 실시될 수 있다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2007 045 499.8 및 10 2007 051 315.3의 우선권을 주장하고, 이의 개시 내용은 참조로 포함된다.
본 발명은 실시예들에 의거한 기재에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각가의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하며, 이는 특히 특허 청구 범위에서의 특징들의 각 조합을 포함하고, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 그러하다.

Claims (15)

  1. 복사 방출 소자(1)를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 원거리장에서의 방출 특성을 정하는 단계;
    b) 소정의 방출 특성으로부터 상기 소자(1)의 주 방출 방향에 대해 수직인 방향에서 상기 복사 방출 소자(1)를 위한 굴절률 프로파일을 산출하는 단계;
    c) 상기 소자(1)가 미리 결정된 굴절률 프로파일을 가지도록 상기 소자(1)의 구조를 산출하는 단계; 및
    d) 상기 미리 결정된 구조에 맞추어 상기 복사 방출 소자(1)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 원거리장에서의 소정의 방출 특성으로부터 그에 부속한 근거리장을 산출하고; 그리고
    상기 근거리장으로부터 상기 복사 방출 소자(1)를 위한 굴절률 프로파일을 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 복사 방출 소자(1)는 반도체층 시퀀스를 가진 반도체 몸체(2)를 포함하고, 상기 반도체층 시퀀스는 복사 생성을 위해 예정된 활성 영역(21)을 포함하며,
    상기 d) 단계에서 상기 반도체 몸체(2)는 상기 반도체층 시퀀스로 증착되고, 상기 굴절률 프로파일은 상기 반도체 몸체(2)의 반도체층 시퀀스의 증착 방향을 따르는 적합한 물질 조성을 통해 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원거리장에서의 방출 특성은 서로 경사지거나 수직인 2개의 축들을 따라 정하며,
    상기 b) 단계에서 상기 주 방출 방향에 대해 수직이며 상기 굴절률 프로파일에 대해서도 수직으로 다른 굴절률 프로파일을 산출하고, 상기 c) 단계에서 상기 소자가 상기 미리 결정된 다른 굴절률 프로파일을 가지도록 상기 소자(1)의 구조를 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 복사의 생성을 위해 예정된 활성 영역(21)을 포함하고, 주 방출 방향 및 상기 주 방출 방향에 대해 수직으로 굴절률 프로파일을 포함하는 복사 방출 소자에 있어서,
    상기 굴절률 프로파일은, 상기 굴절률 프로파일에 의해, 상기 활성 영역(21)과 소정의 간격을 둔 원거리장에서 상기 소자의 동작 시 생성된 복사의 방출 특성이 가우스형 방출 특성보다 큰 균일도를 가지도록 실시되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  6. 복사 생성을 위해 예정된 활성 영역(21)을 포함하고, 주 방출 방향을 가지는 복사 방출 소자에 있어서,
    상기 활성 영역의 양 측에 장 형성층들(22)이 배치되고, 상기 장 형성층들(22)을 이용하여 상기 주 방출 방향에 대해 수직으로 굴절률 프로파일이 형성되며, 상기 굴절률 프로파일은 상기 활성 영역(21)의 양 측에서 각각 비약적 천이부(24)를 포함하고, 상기 활성 영역(21)으로부터 볼 때 상기 비약적 천이부에서 굴절률이 각각 증가하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    원거리장(100)에서의 방출 특성이 포함하는 세기 그래프에는, 세기 그래프 곡선의 하부에 연장되며 최대면적(101)을 갖는 직사각형이 부속하며, 상기 직사각형은 상기 원거리장의 세기 그래프 곡선의 하부에 위치한 전체면의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 60%를 채우는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  8. 청구항 6 또는 청구항 6을 참조하는 청구항 7에 있어서,
    적어도 하나의 장 형성층(22)은 부분 영역(221) 및 다른 부분 영역(222)을 포함하고, 상기 부분 영역(221) 및 상기 다른 부분 영역(222)에서의 굴절률은 각각 상기 활성 영역(21)으로부터의 간격이 증가하면서 감소하고, 상기 부분 영역(221) 및 상기 다른 부분 영역(222)은 상기 활성 영역(21)의 동일한 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 비약적 천이부(24)는 상기 부분 영역(221)과 상기 다른 부분 영역(222) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  10. 청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소자(1)는 반도체층 시퀀스를 포함한 반도체 몸체(2)를 포함하고, 상기 반도체 몸체(2)에 상기 활성 영역이 형성되며, 상기 굴절률 프로파일은 상기 반도체 몸체(2)의 반도체층들의 주 연장 방향에 대해 수직으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  11. 청구항 5 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사 방출 소자는 상기 주 방출 방향에 대해 수직으로, 그리고 상기 굴절률 프로파일에 대해 수직으로 다른 굴절률 프로파일을 포함하며, 상기 다른 굴절률 프로파일은 리세스들(4)을 이용하여 형성되고, 상기 리세스들은 상기 다른 굴절률 프로파일을 따라 상기 반도체 몸체(2)로 삽입되며 연장되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  12. 청구항 5 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사 방출 소자는 복사 생성을 위해 예정된 다른 활성 영역(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 활성 영역(21)과 상기 다른 활성 영역(27) 사이에 터널 영역(28)이 형성되고, 상기 활성 영역(21)에서 생성된 복사 및 상기 다른 활성 영역(27)에서 생성된 복사는 공통의 횡적 광학 모드를 포함하며, 상기 터널 영역(28)은 상기 횡적 광학 모드의 노드에 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 비약적 천이부들(24) 중 하나는 상기 활성 영역(21)과 상기 다른 활성 영역(27) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 다른 활성 영역(27)의 양 측에 다른 장 형성층들(23)이 배치되며, 상기 굴절률 프로파일은 상기 다른 활성 영역의 양 측에서 각각 또 다른 비약적 천이부(25)를 포함하고, 상기 다른 활성 영역(27)으로부터 볼 때 상기 다른 비약적 천이부에서 각각 굴절률이 증가하는 것을 특징으로 하는 복사 방출 소자.
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