KR20180028327A - Electro-absorption modulator, and optical communication system - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 전계 흡수 변조기 및 이를 포함하는 광 통신 시스템에 관한 것이다.Embodiments relate to an electro-absorption modulator and an optical communication system including the same.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have many merits such as wide and easy bandgap energy, and can be used variously as light emitting devices, light receiving devices, and various diodes.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다. Particularly, a light emitting device such as a light emitting diode or a laser diode using a semiconductor material of Group 3-5 or 2-6 group semiconductors can be applied to various devices such as a red, Blue, and ultraviolet rays. By using fluorescent materials or combining colors, it is possible to realize a white light beam with high efficiency. Also, compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps, low power consumption, , Safety, and environmental friendliness.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when a light-receiving element such as a photodetector or a solar cell is manufactured using a semiconductor material of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor, development of a device material absorbs light of various wavelength regions to generate a photocurrent , It is possible to use light in various wavelength ranges from the gamma ray to the radio wave region. It also has advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness and easy control of device materials, so it can be easily used for power control or microwave circuit or communication module.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.Accordingly, the semiconductor device can be replaced with a transmission module of an optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, White light emitting diodes (LEDs), automotive headlights, traffic lights, and gas and fire sensors. In addition, semiconductor devices can be applied to high frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
광 통신 수단을 사용하는 반도체 소자는 레이저 다이오드의 단파장을 이용한 전계 흡수 변조기(EAM)이 대표적이다. 그러나, 상기 레이저 다이오드는 제조가 어려울 뿐만 아니라, 협소한 빔에 의해 EAM과 레이저 다이오드의 얼라인이 어려운 문제가 있었다.A semiconductor device using optical communication means is typically an electric field absorption modulator (EAM) using a short wavelength of a laser diode. However, it is difficult to fabricate the laser diode, and it is difficult to align the EAM and the laser diode by a narrow beam.
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 균일한 전기장 분포를 구현할 수 있는 전극 구조의 전계 흡수 변조기를 제공하고자 함이다.One of the problems of the embodiment is to provide an electric field absorption modulator having an electrode structure capable of realizing a uniform electric field distribution.
또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 10Gbps 이상의 고속 동작을 구현할 수 있는 전계 흡수 변조기를 제공하고자 함이다.It is another object of the present invention to provide an electric field absorption modulator capable of realizing a high-speed operation of 10 Gbps or more.
또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있는 전계 흡수 변조기 및 광 통신 시스템을 제공하고자 함이다.Further, one of the problems of the embodiment is to provide an electric field absorption modulator and an optical communication system capable of improving a modulation function by improving an absorption ratio.
또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 전계 흡수 구조층 상에 반사층이 배치되어 광 손실을 개선하여 광 효율을 향상시킬 수 있는 전계 흡수 변조기 및 광 통신 시스템을 제공하고자 함이다.Another object of the present invention is to provide an electro-absorption modulator and an optical communication system capable of improving light efficiency by arranging a reflective layer on the electric-field-absorbing structure layer to improve light loss.
또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 질화물계 발광소자 및 질화물계 전계 흡수 변조기가 기판을 사이에 두고 집적되어 광 손실을 개선할 수 있는 전계 흡수 변조기 및 광 통신 시스템을 제공하고자 함이다.It is another object of the present invention to provide an electro-absorption modulator and an optical communication system capable of improving light loss by integrating a nitride-based light emitting device and a nitride-based electric field absorption modulator with a substrate interposed therebetween.
실시 예는 전계 흡수 변조기는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제1 접촉부를 포함하는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 활성층 상에 배치되고, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제2 접촉부를 포함하고, 상기 제2 접촉부의 면적은 상기 활성층 면적의 30%이하일 수 있다. In an embodiment, the electroabsorption modulator includes a first conductivity type semiconductor layer; An active layer on the first conductive semiconductor layer; A second conductive semiconductor layer on the active layer; A first electrode disposed on the first conductive type semiconductor layer and including a first contact portion in contact with the first conductive type semiconductor layer; And a second electrode disposed on the second conductive type semiconductor layer and spaced apart from the first electrode, wherein the second electrode is disposed on the active layer, and the second electrode is disposed on the active layer, And the area of the second contact portion may be 30% or less of the area of the active layer.
또한, 실시 예의 전계 흡수 변조기는 질화물계 반도체의 발광부, 질화물계 반도체의 광 변조부, 및 기판을 포함하고, 상기 기판의 일면에 질화물계 반도체의 광 변조부가 성장되고, 상기 기판의 타면에 질화물계 반도체의 발광부가 성장되어 수직방향으로 집적화될 수 있다.Further, the electro-absorption modulator of the embodiment includes a light-emitting portion of a nitride-based semiconductor, a light-modulating portion of a nitride-based semiconductor, and a substrate, wherein a light-modulated portion of the nitride-based semiconductor is grown on one surface of the substrate, Emitting portion of the semiconductor can be grown and integrated in the vertical direction.
실시 예는 서로 대칭되는 전극구조를 포함하여 균일한 전기장 분포를 구현하여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Embodiments may include an electrode structure symmetrical to each other to realize a uniform electric field distribution, thereby improving the reliability of light modulation.
또한, 실시 예는 제조 방법 및 제조 비용이 저렴한 질화물계 반도체를 이용하여 100m 이내의 근거리에서 10Gbps 이상의 고속 동작을 구현할 수 있다.In addition, the embodiment can realize a high-speed operation of 10 Gbps or higher at a short distance within 100 m by using a nitride-based semiconductor which is inexpensive in manufacturing method and manufacturing cost.
또한, 실시 예는 활성층 상에 배치된 접촉부의 구조에 의해 전계 흡수 변조기의 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다.In addition, the embodiment can improve the modulation function by improving the absorptivity of the electro-absorption modulator by the structure of the contact portion disposed on the active layer.
도 1은 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A를 절단한 제1 실시 예의 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B를 절단한 제1 실시 예의 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 A-A를 절단한 제2 실시 예의 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1의 B-B를 절단한 제2 실시 예의 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 6은 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 C-C를 절단한 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 8은 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8의 D-D를 절단한 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 10은 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10의 E-E를 절단한 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 12는 제6 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 13은 제7 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 광 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.1 is a plan view showing an electric field absorption modulator according to a first embodiment.
Fig. 2 is a cross-sectional view showing the field-effect absorption modulator of the first embodiment in which AA of Fig. 1 is cut.
3 is a cross-sectional view showing an electric field absorption modulator of the first embodiment in which BB of FIG. 1 is cut.
4 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator of the second embodiment in which AA of FIG. 1 is cut.
5 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator of the second embodiment in which BB in Fig. 1 is cut.
6 is a plan view showing an electro-absorption modulator according to the third embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an electric field absorption modulator in which CC in FIG. 6 is cut.
8 is a plan view showing an electric field absorption modulator according to the fourth embodiment.
9 is a cross-sectional view showing the electro-absorption modulator in which DD in FIG. 8 is cut.
10 is a plan view showing an electro-absorption modulator according to a fifth embodiment.
11 is a cross-sectional view showing an electric field absorption modulator in which EE of FIG. 10 is cut.
12 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator according to a sixth embodiment.
13 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator according to a seventh embodiment.
14 is a diagram showing a configuration of an optical communication system according to an embodiment.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. The embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment described below.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. Although not described in the context of another embodiment, unless otherwise described or contradicted by the description in another embodiment, the description in relation to another embodiment may be understood.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.For example, if the features of configuration A are described in a particular embodiment, and the features of configuration B are described in another embodiment, even if the embodiment in which configuration A and configuration B are combined is not explicitly described, It is to be understood that they fall within the scope of the present invention.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
반도체 소자는 발광소자, 수광소자, 광 변조기 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자, 수광소자, 광 변조기는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.The semiconductor device may include various electronic devices such as a light emitting device, a light receiving device, and an optical modulator. The light emitting device, the light receiving device, and the optical modulator may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer .
본 실시 예에 따른 반도체 소자는 광 변조기일 수 있다. 예컨대 상기 광 변조기는 전계 흡수 변조기(EAM: Electro-Absorption Modulator)일 수 있다. The semiconductor device according to the present embodiment may be an optical modulator. For example, the optical modulator may be an electro-absorption modulator (EAM).
상기 전계 흡수 변조기(EAM)는 입사 광을 반도체 구조의 전계에 따라 흡수 차이 또는, 흡수 및 투과에 의해 출력단에서 방출되는 광신호를 변조할 수 있다.The electroabsorption modulator (EAM) can modulate the optical signal emitted from the output end by absorption difference or absorption and transmission according to the electric field of the semiconductor structure.
도 1은 제1 실시 예에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A를 절단한 제1 실시 예의 반도체 소자를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B를 절단한 제1 실시 예의 반도체 소자를 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment, FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor device of the first embodiment in which AA in FIG. 1 is cut, and FIG. 3 is a cross- 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device of one embodiment.
도 1 내지 도 3에 도시된 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(EAM, 100A)는 외부로부터 입사되는 광을 전계에 따른 흡수 차이를 이용하여 변조할 수 있다. 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 균일한 전기장 분포를 구현하여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 10Gbps 이상의 고속 동작을 구현할 수 있다. 또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는 광의 투과 시에 전극에 의한 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다.The electric field absorbing modulator (EAM, 100A) according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 can modulate light incident from the outside using an absorption difference according to an electric field. One of the problems of the embodiment is to realize a uniform electric field distribution and to improve the reliability of optical modulation. In addition, one of the problems of the embodiment can realize a high-speed operation of 10 Gbps or more. In addition, one of the problems of the embodiment is to improve the modulation function by improving the absorptivity of the electrode at the time of transmission of light.
이를 위해 실시 예는 기판(110) 상에 광 변조 구조층(120)과, 상기 광 변조 구조층(120) 상에 배치된 제1 내지 제4 전극(130a, 140a, 130b, 140b)과, 상기 광 변조 구조층(120)과 상기 제1 내지 제4 전극(130a, 140a, 130b, 140b) 사이에 배치된 반사층(160)을 포함할 수 있다.For this, an embodiment includes an optical
<광 변조 구조층>≪ Optical Modulation Structure Layer >
상기 광 변조 구조층()은 기판(110) 상의 제1 도전형 반도체층(121), 상기 제1 도전형 반도체층(121) 상의 활성층(123), 상기 활성층(123) 상의 제2 도전형 반도체층(125), 제2 도전형 반도체층(125) 상의 도전층(127)을 포함할 수 있다.The optical modulation structure layer includes a first conductivity
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 10Gbps 이상의 고속 동작을 구현할 수 있다. 이를 위해 상기 활성층(123)은 광 변조 구조층(120)의 상부 면적의 30% 이하의 면적을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 활성층(123)은 광 변조 구조층(120)의 상부 면적의 0.5% 내지 5%의 면적을 포함할 수 있고, 활성층(123)의 면적이 작아질수록 커패시턴스 값이 작아지므로 고속 동작을 구현할 수 있다. 활성층(123)의 면적이 광 변조 구조층(120)의 상부 면적의 0.5% 미만일 경우, 다른 구성 요소들의 배치를 위한 공정 마진 확보가 어려울 수 있다. 또한, 활성층(123)의 상부 면적이 광 변조 구조층(120)의 상부 면적의 30% 초과 시 커패시턴스 값이 너무 커져 고속 동작이 어려울 수 있다. 제품의 응용 분야에 따라 활성층(123)의 면적은 제어할 수 있으며 광 변조 구조층(120) 상부 면적의 5% 이하의 면적일 때 고속 동작을 구현하는 데에 유리하다. One of the problems of the embodiment is to realize a high-speed operation of 10 Gbps or more. For this, the
상기 활성층(123)은 제1 도전형 반도체층(121)의 중심부에서 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 활성층(123)은 상기 제1 도전형 반도체층(121)의 어느 한 측면에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 활성층(123)은 탑뷰가 원형 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 활성층(123)의 탑뷰는 타원 구조, 다각형 구조일 수 있다.The
상기 활성층(123)은 제1 도전형 반도체층(121)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(125)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(123)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 광을 흡수 또는 투과시킬 수 있다. 광을 흡수하는 경우, 출력단에서 출력되는 광의 세기가 검출단에서 검출되기에 약할 수 있고 광을 투과하는 경우 출력단에서 출력되는 광의 세기가 검출단에서 검출되기에 충분할 수 있다. 따라서, 활성층(123)은 활성층(123)으로 입력되는 광신호가 출력단에서 변조될 수 있도록 광을 흡수 또는 투과하는 역할을 할 수 있다.The
상기 활성층(123)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(123)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층(123)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(123)은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 활성층(123)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 상기 활성층(123)은 예를 들어, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
상기 기판(110)은 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예컨대 상기 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, 및 Ga2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판(110)의 하면에는 복수의 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 복수의 돌출부는 기판(110)의 하면에서 입사되는 광을 굴절시켜 상기 활성층(123)으로 입사되는 광 효율을 향상시킬 수 있다.The
제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100A)는 기판(110) 상에 배치된 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(125) 상에는 도전층(127)이 배치될 수 있다. 도전층(127)은 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 투광성이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 투광성이 높은 물질로 이루어진 경우, The
상기 도전층(127)은 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적 접촉이 우수한 물질로 단층 또는 다층일 수 있다. 예컨대 상기 도전층(127)은 Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Be, Ge, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 것은 아니다.The
상기 제1 도전형 반도체층(121)은 기판(110)의 일면에 배치될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(121)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(121)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(121)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(121)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다.The first
상기 제2 도전형 반도체층(125)은 상기 활성층(123) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(125)은 상기 활성층(123)과 대응되는 면적을 포함할 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 반도체층(125)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(125)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(125)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(125)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.The second
<제1 내지 제4 전극>≪ First to fourth electrodes >
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 균일한 전기장 분포를 구현하여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100A)는 서로 대칭되는 제1 내지 제4 전극(130a, 150a, 130b, 150b)을 포함할 수 있다. 제1 실시 예의 제1 내지 제4 전극(130a, 150a, 130b, 150b)은 활성층(123)을 사이에 두고 서로 대칭되어 활성층(123)의 균일한 전기장 분포를 구현할 수 있다. 또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는 광의 투과 시에 활성층(123) 상에 배치되는 전극에 의한 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100A)는 활성층(123) 상에 배치되는 제2 전극(150a)의 제2 접촉부(151a) 및 제4 전극(150b)의 제4 접촉부(151b)는 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 포함할 수 있다. 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100A)는 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 갖는 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)가 배치되어 전극에 의해 흡수되는 광을 최소화하여 변조 기능을 개선할 수 있다.One of the problems of the embodiment is to realize a uniform electric field distribution and to improve the reliability of optical modulation. To this end, the
상기 제1 및 제3 전극(130a, 130b)은 상기 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 및 제4 전극(150a, 150b)은 상기 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적으로 연결될 수 있다.The first and
상기 제1 및 제3 전극(130a, 130b)은 활성층(123)을 사이에 두고 제1 및 제2 방향(X, X')으로 대칭되고, 상기 제2 및 제4 전극(150a, 150b)은 상기 활성층(123)을 사이에 두고 제1 및 제2 방향(X, X')과 직교하는 제3 및 제4 방향(Y, Y')으로 대칭될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 방향(X, X')은 전계 흡수 변조기(100A)의 단축(SA)과 대응될 수 있고, 상기 제3 및 제4 방향(Y, Y')은 전계 흡수 변조기(100A)의 장축(LA)과 대응될 수 있다.The first and
상기 제1 전극(130a)은 제1 전극패드(133a) 및 제1 접촉부(131a)를 포함할 수 있다. 상기 제3 전극(130b)은 제3 전극패드(133b) 및 제3 접촉부(131b)를 포함할 수 있다.The
상기 제1 및 제3 전극패드(133a, 133b)는 제1 및 제2 방향(X, X')으로 서로 대칭되는 구조일 수 있다. 상기 제1 전극패드(133a)는 상기 활성층(123)의 외측으로부터 제1 방향(X)으로 이격될 수 있다. 상기 제2 전극패드(133b)는 상기 활성층(123)의 외측으로부터 제2 방향(X')으로 이격될 수 있다. 상기 제1 전극패드(133a)는 상기 제2 및 제4 전극(150a, 150b)의 외측으로부터 제1 방향(X)으로 이격되고, 상기 제3 전극패드(133b)는 상기 제2 및 제4 전극(150a, 150b)의 외측으로부터 제2 방향(X')으로 이격될 수 있다.상기 제1 접촉부(131a)는 상기 제1 전극패드(133a) 내에 배치될 수 있다. 상기 제3 접촉부(131b)는 상기 제3 전극패드(133b) 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제3 접촉부(131a, 131b)는 상기 제1 도전형 반도체층(121)과 직접 접할 수 있다. 상기 제1 및 제3 접촉부(131a, 131b)는 반사층(160)으로부터 노출된 상기 제1 도전형 반도체층(121)의 상면과 접할 수 있다. 상기 제1 및 제3 접촉부(131a, 131b)는 단축(SA) 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 및 제3 접촉부(131a, 131b)는 상기 활성층(123)으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제1 및 제3 접촉부(131a, 131b)는 상기 활성층(123)으로부터 일정 간격 이격되어 상기 제1 및 제3 접촉부(131a, 131b)와 활성층(123) 사이의 최단거리에서 집중되는 전류 집중을 개선할 수 있다.The first and
<제2 및 제4 접촉부>≪ Second and fourth contacts >
실시 예의 해결과제 중의 하나는 광의 투과 시에 전극에 의한 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 상기 제2 전극(150a)은 제2 전극패드(153a) 및 제2 접촉부(151a)를 포함할 수 있고, 상기 제4 전극(150b)은 제4 전극패드(153b) 및 제4 접촉부(151b)를 포함할 수 있다. 즉, 실시 예는 활성층(123)의 가장자리 영역 상에 상기 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)는 배치되어 상기 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)에 의해 흡수되는 광을 개선할 수 있다.One of the problems to be solved in the embodiment is to improve the absorption function by the electrode at the time of transmission of light, thereby improving the modulation function. The
상기 제2 전극패드(153a)는 활성층(123)의 외측으로부터 제3 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 상기 제4 전극패드(153b)는 활성층(123)의 외측으로부터 제4 방향(Y')으로 이격될 수 있다. 상기 제2 및 제4 전극패드(153a, 153b)는 상기 활성층(123)으로부터 멀어질수록 넓어지는 너비를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전극(150a)은 상기 제2 전극패드(153a) 및 제2 접촉부(151a)을 연결하는 제1 연결부(155a)를 포함할 수 있고, 상기 제4 전극(150b)은 상기 제4 전극패드(153b) 및 제4 접촉부(151b)를 연결하는 제2 연결부(155b)를 포함할 수 있다.The
상기 제2 접촉부(151a)는 상기 활성층(123) 상에 배치될 수 있고, 상기 활성층(123)의 가장자리 영역 일부와 수직방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 접촉부(151a)는 도전층(127)의 상부 가장자리 영역에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 접촉부(151a)는 제1 연결부(155a)로부터 제1 및 제2 방향(X, X')으로 대칭되는 2개의 끝단(151e-1)을 포함할 수 있다. 상기 제2 접촉부(151a)는 제1 및 제2 측부(151s-1, 151s-2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 측부(151s-1)는 상기 활성층(123)의 외측과 대면될 수 있다. 상기 제2 측부(151s-2)는 상기 제1 측부(151s-1)의 반대측에 배치되고, 상기 제4 접촉부(151b)와 대면될 수 있다. 상기 제1 측부(151s-1)의 곡률 반경은 상기 제2 측부(151s-2)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 여기서, 상기 활성층(123)의 외측 곡률 반경은 상기 제1 측부(151s-1)의 곡률 반경보다 클 수 있다. 상기 상기 제1 및 제2 측부(151s-1, 151s-2)는 상기 제1 끝단(151e-1)과 연결될 수 있다.The
상기 제2 접촉부(151a)는 활성층(123)의 출사부(EA) 일부에 중첩되고, 상기 활성층(123)의 가장자리 영역에 배치되어 광의 흡수를 최소화할 수 있다. 예컨대 상기 제2 접촉부(151a)의 상기 제2 측부(151s-2)로부터 상기 활성층(123)의 외측까지의 제1 너비(W1)는 20㎛ 이하일 수 있다. 상기 제1 너비(W1)가 20㎛ 초과일 경우, 활성층(123)의 중심부에서 집중되는 광을 흡수하여 광의 흡수 차이에 의한 변조 신뢰성이 저하될 수 있다. The
상기 제4 접촉부(151b)는 상기 제2 접촉부(151a)와 대칭되는 제2 끝단(151e-2), 제3 및 제4 측부(151s-3, 151s-4)를 포함하고, 상기 제2 접촉부(151a)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.The
여기서, 상기 제1 및 제3 측부(151s-1, 151s-3)는 상기 제1 전극(130a)의 제5 측부(133s-1) 및 제3 전극(130b)의 제6 측부(133s-2)와 이격 되고, 상기 제5 및 제6 측부(133s-1, 133s-2)와 대면될 수 있다. 상기 제5 및 제6 측부(133s-1, 133s-2)는 상기 활성층(123)의 외측과 이격되고, 상기 활성층(123)보다 큰 곡률 반경을 포함할 수 있다.Here, the first and
제1 실시 예의 전계 흡수 변조기(100A)는 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)가 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 포함하여 전체적으로 균일한 전기장을 구현할 수 있다. 또한, 제1 실시 예의 전계 흡수 변조기(100A)는 활성층(123)의 외측으로부터 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)까지 20㎛ 이하의 제1 너비(W1)를 포함하여 활성층(123)으로부터의 광 투과 시에 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)에 의한 흡수율을 줄여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The second and
<반사층><Reflective Layer>
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 광 손실을 개선하여 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100A)는 활성층(123)으로 광을 반사시키는 반사층(160)을 포함할 수 있다.One of the problems of the embodiment is to improve the optical efficiency by improving the optical loss. To this end, the
상기 반사층(160)은 광 변조 구조층(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사층(160)은 광 변조 구조층(120)의 출사부(EA)를 노출시키고, 제2 도전형 반도체층(125)의 상부 가장자리 영역까지 연장될 수 있다. 상기 반사층(160)은 도전층(127)의 상부 가장자리 영역에 직접 접할 수 있다.The
상기 반사층(160)은 활성층(123) 상부 가장자리 영역과 수직으로 중첩될 수 있다. 상기 활성층(123)과 수직으로 중첩된 상기 반사층(160)의 너비는 5㎛ ~ 6㎛일 수 있다. 상기 활성층(123)과 수직으로 중첩된 상기 반사층(160)의 너비가 5㎛ 미만일 경우, 활성층(123) 상의 반사층(160) 끝단에서 필링(peeling)이 발생할 수 있다. 상기 활성층(123)과 수직으로 중첩된 상기 반사층(160)의 너비가 6㎛ 초과일 경우, 활성층(123)의 출사부(EA) 면적이 감소하여 투과되는 광의 일부를 반사할 수 있고, 이에 따라 광의 흡부 및 투과의 차이에 의한 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
제1 실시 예의 반사층(160)은 활성층(123)의 가장자리 영역까지 연장되어 반사층(160)의 필링을 개선하고, 상기 활성층(123)의 외측 및 하부방향으로 진행하는 광을 활성층(123) 방향으로 반사시켜 광 손실을 개선할 수 있다.The
상기 반사층(160)은 금속층(165), 제1 절연층(161) 및 제2 절연층(163)을 포함할 수 있다. 상기 금속층(165)은 기판(110)으로부터 입사된 광을 활성층(123)으로 반사시킬 수 있다. 상기 금속층(165)은 상기 제1 및 제2 절연층(161, 163) 사이에 배치될 수 있다. 상기 금속층(165)은 상기 활성층(123)의 가장자리 영역까지 연장될 수 있다. 상기 금속층(165)은 상기 제1 및 제2 절연층(161, 163)에 의해 외부로부터 폐쇄될 수 있다. 상기 금속층(165)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다.The
상기 제1 절연층(161)은 광 변조 구조층(120)과 직접 접할 수 있다. 상기 제1 절연층(161)의 상부 면적은 상기 금속층(165)의 상부 면적보다 넓을 수 있다. 상기 제2 절연층(163)은 상기 금속층(165) 상에 배치될 수 있고, 상기 제1 절연층(161)의 가장자리 영역까지 연장될 수 있다. 상기 제1 절연층(161)은 제3 끝단(161e)을 포함하고, 상기 제2 절연층(163)은 제4 끝단(163e)을 포함할 수 있다. 상기 제3 및 제4 끝단(161e, 163e)은 상기 제2 및 제4 접촉부(151a, 151b)의 일부와 접할 수 있다. 상기 제1 및 제2 절연층(161, 163)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택된 절연물질을 포함할 수 있다.The first insulating
제1 실시 예의 반사층(165)은 제1 실시 예에 한정되지 않고, 도 6 내지 도 13의 다른 실시 예들의 전계 흡수 변조기에 적용될 수 있다.The
도 4는 도 1의 A-A를 절단한 제2 실시 예의 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1의 B-B를 절단한 제2 실시 예의 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing the electro-absorption modulator of the second embodiment cut along line A-A of FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the electro-absorption modulator of the second embodiment taken along line B-B of FIG.
도 4 및 도 5에 도시된 제2 실시 예의 전계 흡수 변조기(100B)는 반사층(260)을 제외하고, 도 1 내지 도 3의 제1 실시 예의 전계 흡수 변조기(100A)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.The
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 광 손실을 개선하여 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제1 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100B)는 활성층(123)으로 광을 반사시키는 반사층(260)을 포함할 수 있다.One of the problems of the embodiment is to improve the optical efficiency by improving the optical loss. To this end, the
상기 반사층(260)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 및 제2 층이 1회 이상 교대로 적층된 DBR(Distribute Bragg Reflector)일 수 있다. The
상기 반사층(260)은 예컨대 상대적으로 제2 층보다 저 굴절률을 갖는 SiO2, MgF2 중 적어도 하나를 포함하는 제1 층, 및 제1 층보다 고 굴절률을 갖는 TiO2, Si3N4, ZrO2, TaBO3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
제2 실시 예는 상기 절연층들을 포함하는 DBR의 반사층(260)이 배치되어 금속을 포함하는 반사층의 광 변조 구조층(120)의 커패시턴스 증가를 개선할 수 있다. The second embodiment can improve the capacitance increase of the optical
상기 반사층(260)은 광 변조 구조층(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사층(260)은 활성층(123) 상부 가장자리 영역까지 연장될 수 있다. 상기 활성층(123)과 수직으로 중첩된 상기 반사층(260)의 너비는 5㎛ ~ 6㎛일 수 있다. 상기 활성층(123)과 수직으로 중첩된 상기 반사층(260)의 너비가 5㎛ 미만일 경우, 활성층(123) 상의 반사층(260) 끝단에서 필링이 발생할 수 있다. 상기 활성층(123)과 수직으로 중첩된 상기 반사층(260)의 너비가 6㎛ 초과일 경우, 활성층(123)의 출사부(EA) 면적이 감소하여 투과되는 광의 일부를 반사할 수 있고, 이에 따라 광의 흡부 및 투과의 차이에 의한 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
제2 실시 예의 반사층(260)은 활성층(123)의 가장자리 영역까지 연장되어 반사층(160)의 필링을 개선하고, 상기 활성층(123)의 외측 및 하부방향으로 진행하는 광을 활성층(123) 방향으로 반사시켜 광 손실을 개선할 수 있다.The
또한 제2 실시 예의 반사층(260)은 서로 상이한 굴절률을 갖는 절연층들을 포함하는 DBR에 의해 금속을 포함하는 반사층에서 발생하는 커패시턴스 증가를 개선할 수 있다. 즉, 제2 실시 예는 DBR의 반사층(260)을 포함하여 고속 구동의 전계 흡수 변조기(100B)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the
도 6 내지 도 11은 제1 및 제2 전극의 다른 실시 예를 개시한다.Figures 6-11 disclose another embodiment of the first and second electrodes.
도 6은 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6의 C-C를 절단한 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.FIG. 6 is a plan view showing an electro-absorption modulator according to a third embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator cut at C-C in FIG.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100C)는 제1 및 제2 전극(230, 250)을 제외하고, 도 1 내지 도 5의 제1 및 제2 실시 예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.As shown in Figs. 6 and 7, the electro-
<제1 및 제2 전극><First and Second Electrodes>
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 균일한 전기장 분포를 구현하여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100C)는 제1 및 제2 전극(230, 250)을 포함할 수 있다. 제3 실시 예의 제1 및 제2 전극(230, 250)은 활성층(123)을 사이에 두고 일정 간격 이격될 수 있다. 또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는 광의 투과 시에 활성층(123) 상에 배치되는 전극에 의한 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100C)는 활성층(123) 상에 배치되는 제2 접촉부(251)는 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 포함할 수 있다. 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100C)는 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 갖는 제2 접촉부(251)가 배치되어 전극에 의해 흡수되는 광을 최소화하여 변조 기능을 개선할 수 있다.One of the problems of the embodiment is to realize a uniform electric field distribution and to improve the reliability of optical modulation. To this end, the electro-
상기 제1 전극(230)은 상기 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(250)은 상기 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 제1 전극(230)은 제1 전극패드(233) 및 제1 접촉부(231)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극패드(233)는 상기 활성층(123) 및 상기 제2 전극(250)으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제1 전극패드(233)는 제2 전극(250)을 사이에 두고 제1 및 제2 방향(X, X')으로 대칭되는 2개의 제1 끝단(233e-1, 233e-1)을 포함할 수 있다. 상기 제1 끝단(233e-1, 233e-1)은 상기 제2 전극(250)의 제2 전극패드(253)를 사이에 두고 이격될 수 있고, 전계 흡수 변조기(100C)의 일측에 인접한 2개의 모서리 각각에 가장 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 전극패드(233)는 상기 활성층(123)의 외측 둘레(123s)를 감싸는 제1 측부(233s)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극패드(230)의 제1 측부(233s)의 곡률 반경은 상기 활성층(123)의 외측 둘레(123s)의 곡률 반경보다 클 수 있다.The
상기 제1 접촉부(231)는 상기 제1 전극패드(233) 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 접촉부(231)는 상기 제1 도전형 반도체층(121)과 직접 접할 수 있다. 상기 제1 접촉부(231)는 반사층(260)으로부터 노출된 상기 제1 도전형 반도체층(121)의 상면과 접할 수 있다. 상기 제1 접촉부(231)는 제2 전극(250)을 사이에 두고 제1 및 제2 방향(X, X')으로 대칭되는 2개의 제2 끝단(231e-1, 231e-1)을 포함할 수 있다. The
상기 제1 접촉부(231)는 상기 제1 전극패드(230)의 제1 측부(233s)로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제1 접촉부(231)는 상기 활성층(123)으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제1 접촉부(231)는 상기 활성층(123)의 외측 둘레(123s)를 2/3 이상 감싸는 구조일 수 있다. 이에 따라 상기 제1 접촉부(231)는 탑뷰가 원형 구조의 활성층(123)에 있어서, 전체적으로 균일한 전기장을 구현할 수 있다. 또한, 상기 제1 접촉부(231)는 상기 활성층(123)으로부터 일정 간격 이격되어 상기 제1 접촉부(231)와 활성층(123) 사이의 최단거리에서 집중되는 전류 집중을 개선할 수 있다.The
상기 제2 전극(250)은 제2 전극패드(253), 연결부(255), 제2 및 제3 접촉부(251a, 251b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극패드(253)는 활성층(123)의 외측으로부터 제3 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 상기 제2 전극패드(253)는 상기 활성층(123)으로부터 멀어질수록 넓어지는 너비를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 제2 및 제3 접촉부(251a, 251b)는 상기 활성층(123) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 및 제3 접촉부(251a, 251b)는 상기 활성층(123) 상부 일측으로부터 중심영역까지 연장될 수 있다. 상기 제2 및 제3 접촉부(251a, 251b)는 상과 활성층(123)의 일부와 수직방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 접촉부(251a)는 도전층(127)의 상부 가장자리 영역에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 접촉부(251a)는 연결부(255)로부터 연장될 수 있고, 제2 방향(X')으로 배치될 수 있다. 상기 제3 접촉부(251b)는 상기 제2 접촉부(251a)로부터 연장될 수 있고, 상기 활성층(123)의 탑뷰 형상과 대응될 수 있다. 이에 따라 제3 실시 예는 활성층(123)과 대응되는 형상을 갖는 상기 제3 접촉부(251b)에 의해 전체적으로 균일한 전기장을 구현할 수 있다.The second and
예컨대 상기 제3 접촉부(251b)는 원형 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제3 접촉부(251b)는 상기 제2 접촉부(251a) 및 연결부(255)의 단축(SA) 너비(W3)보다 큰 직경(W2)을 포함할 수 있다.For example, the
도 8은 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이고, 도 9는 도 8의 D-D를 절단한 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.FIG. 8 is a plan view showing an electro-absorption modulator according to a fourth embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator cut along a line D-D in FIG.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100D)는 제2 전극(350)을 제외하고, 도 1 내지 도 7의 실시 예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.8 and 9, the
<제2 전극><Second electrode>
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 균일한 전기장 분포를 구현하여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100D)는 제1 및 제2 전극(230, 350)을 포함할 수 있다. 제4 실시 예의 제1 및 제2 전극(230, 350)은 활성층(123)을 사이에 두고 일정 간격 이격될 수 있다. 또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는 광의 투과 시에 활성층(123) 상에 배치되는 전극에 의한 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100D)는 활성층(123) 상에 배치되는 제2 접촉부(351)가 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 포함할 수 있다. 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100D)는 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 갖는 제2 접촉부(351)가 배치되어 전극에 의해 흡수되는 광을 최소화하여 변조 기능을 개선할 수 있다. 제1 전극(230)은 도 6 및 도 7의 제3 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100C)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.One of the problems of the embodiment is to realize a uniform electric field distribution and to improve the reliability of optical modulation. To this end, the
상기 제2 전극(350)은 제2 전극패드(353) 및 제2 접촉부(351)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극패드(353)는 활성층(123)의 외측으로부터 제3 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 상기 제2 전극패드(353)는 상기 활성층(123)으로부터 멀어질수록 넓어지는 너비를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전극(350)은 상기 제2 전극패드(353) 및 제2 접촉부(351)을 연결하는 제1 연결부(355)를 포함할 수 있다.The
상기 제2 접촉부(351)는 상기 활성층(123) 상에 배치될 수 있고, 상기 활성층(123) 상부의 가장자리 영역 일부와 수직방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 접촉부(351)는 도전층(127)의 상부 가장자리 영역에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 접촉부(351)는 제1 연결부(355)로부터 제1 및 제2 방향(X, X')으로 대칭되는 2개의 제3 끝단(351e-1)을 포함할 수 있다. 상기 제2 접촉부(351)는 제2 측부(351s)를 포함할 수 있다. 상기 제2 측부(351s)는 상기 제1 전극패드(230)의 제1 측부(233s)와 대면될 수 있다. 상기 제2 측부(351s)의 곡률 반경은 상기 제1 측부(233s)의 곡률 반경보다 작을 수 있다.The
상기 제2 접촉부(351)는 활성층(123)의 출사부(EA) 일부에 중첩되고, 상기 활성층(123) 상부 가장자리 영역에 배치되어 광의 흡수를 최소화할 수 있다. 예컨대 상기 제2 접촉부(351)의 상기 제2 측부(351s)로부터 상기 활성층(123)의 외측까지의 제1 너비는 20㎛ 이하일 수 있다. 상기 제1 너비가 20㎛ 초과일 경우, 활성층(123)의 중심부에서 집중되는 광을 흡수하여 광의 흡수 차이에 의한 변조 신뢰성이 저하될 수 있다. The
도 10은 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 평면도이고, 도 11은 도 10의 E-E를 절단한 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.FIG. 10 is a plan view showing an electro-absorption modulator according to a fifth embodiment, and FIG. 11 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator cut along a line E-E in FIG.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100E)는 제2 전극(350)을 제외하고, 도 1 내지 도 9의 실시 예의 기술적 특징을 채용할 수 있다.As shown in Figs. 10 and 11, the electro-
<제2 전극><Second electrode>
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 균일한 전기장 분포를 구현하여 광 변조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100E)는 제1 및 제2 전극(230, 450)을 포함할 수 있다. 제5 실시 예의 제1 및 제2 전극(230, 450)은 활성층(123)을 사이에 두고 일정 간격 이격될 수 있다. 또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는 광의 투과 시에 활성층(123) 상에 배치되는 전극에 의한 흡수율을 개선하여 변조 기능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100E)는 활성층(123) 상에 배치되는 제2 접촉부(451)가 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 포함할 수 있다. 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100E)는 활성층(123) 상부 면적의 30% 이하의 면적을 갖는 제2 접촉부(451)가 배치되어 전극에 의해 흡수되는 광을 최소화하여 변조 기능을 개선할 수 있다. 제1 전극(230)은 도 6 내지 도 9의 제3 및 제4 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100C, 100D)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.One of the problems of the embodiment is to realize a uniform electric field distribution and to improve the reliability of optical modulation. To this end, the
상기 제2 전극(450)은 제2 전극패드(453) 및 제2 접촉부(451)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극패드(453)는 활성층(123)의 외측으로부터 제3 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 상기 제2 전극패드(453)는 상기 활성층(123)으로부터 멀어질수록 넓어지는 너비를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전극(450)은 상기 제2 전극패드(453) 및 제2 접촉부(451)을 연결하는 제1 연결부(455)를 포함할 수 있다.The
상기 제2 접촉부(451)는 상기 활성층(123) 상에 배치될 수 있고, 상기 활성층(123) 상부의 가장자리 영역과 수직방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 접촉부(451)는 도전층(127)의 상부 가장자리 영역에 직접 접할 수 있다. 상기 제2 접촉부(451)는 상기 활성층(123)의 상부 가장자리 영역을 따라 상기 활성층(123)의 외측 둘레로부터 이격될 수 있다. 상기 제2 접촉부(451)의 탑뷰는 폐쇄된 링 형상일 수 있다. 상기 제2 접촉부(451)는 내측(451i) 및 외측(451o)을 포함할 수 있다. 상기 내측(451i)은 상기 외측(451o)보다 작은 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100E)는 활성층(123)의 출사부(EA) 가장자리 영역에 링 형상의 제2 접촉부(451)이 배치되어 광의 흡수를 최소화할 수 있다. 예컨대 상기 제2 접촉부(451)의 내측(451i)과 상기 활성층의 외측 둘레(123s) 사이의 너비는 20㎛ 이하일 수 있다. 이에 따라, 제5 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100E)는 활성층(123)의 출사부(EA) 가장자리 영역에 링 형상의 제2 접촉부(451)이 배치되어 광의 흡수를 최소화할 수 있다. 상기 제1 너비가 20㎛ 초과일 경우, 활성층(123)의 중심부에서 집중되는 광을 흡수하여 광의 흡수 차이에 의한 변조 신뢰성이 저하될 수 있다. The
도 12는 제6 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator according to a sixth embodiment.
도 12에 도시된 바와 같이, 제6 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100F)는 발광부(EP)를 제외하고, 광 변조부(AP)는 도 1 내지 도 11의 실시 예들 중 적어도 하나의 기술적 특징을 채용할 수 있다.As shown in Fig. 12, the electro-
또한, 실시 예의 해결과제 중의 하나는, 100m 이하에서 10Gbps 이상의 고속 통신을 구현할 수 있다. 이를 위해 실시 예는 질화물계 반도체의 발광부(EA)와 질화물계 광 변조부(AP)가 기판(110) 사이에 두고 집적화되어 광 손실을 줄이고, 고속 통신을 구현할 수 있다.In addition, one of the problems of the embodiment is to realize high-speed communication of 10 Gbps or more at 100 m or less. For this, in the embodiment, the light emitting portion EA of the nitride-based semiconductor and the nitride-based optical modulating portion AP are integrated between the
상기 광 변조부(AP)는 기판(110)의 일면상에 배치될 수 있고, 상기 발광부(EP)는 기판(110)의 타면상에 배치될 수 있다. 상기 광 변조부(AP) 및 상기 발광부(EP)는 기판(110)을 사이에 두고 수직방향으로 서로 대면될 수 있다. 상기 광 변조부(AP) 및 발광부(EP)는 기판(110) 상에 화학적 또는 물리적 증착 방법, 예를 들어 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광 변조부(AP)는 상기 발광부(EP)로부터 제공되는 광의 변조를 위한 밴드 갭을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 광 변조부(AP)의 밴드 갭은 상기 발광부(EP)의 밴드 갭과 같거나 작을 수 있다. The light modulating part AP may be disposed on one side of the
<발광부>≪ Light emitting portion &
상기 발광부(EP)는 발광구조층(170), 제1 및 제2 전극(191, 193)을 포함할 수 있다. 상기 발광부(RP)는 하부에 제1 및 제2 전극(191, 193)이 배치된 플립칩 구조를 일 예로 설명하도록 한다.The light emitting unit EP may include a light emitting
상기 발광구조층(170)은 기판(110)의 타면상에 제1 반도체층(171), 상기 제1 반도체층(171) 상에 발광층(173), 상기 발광층(173) 상에 제2 반도체층(175)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기판(110)의 타면에는 복수의 돌출부(110r)가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부(110r) 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 복수의 돌출부(110r)는 기판(110)의 하면에서 입사되는 광을 굴절시켜 상기 광 변조부(AP)로 입사되는 광 효율을 향상시킬 수 있다. The light emitting
상기 제1 반도체층(171)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 반도체층(171)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1 반도체층(171)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 반도체층(171)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다.The
상기 발광층(173)은 단일 우물, 단일 양자우물, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 발광층(173)은 제1 반도체층(171)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 반도체층(175)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 발광층(173)의 형성 물질에 따른 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 발광층(173)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 발광층(173)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 발광층(173)은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있다. 우물층/장벽층의 주기는 예를 들어, AlInGaP/AlInGaP, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, 또는 InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
상기 제2 반도체층(175)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2 반도체층(175)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 반도체층(175)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체층(175)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다. 상기 제2 반도체층(175)은 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 제2 반도체층(175)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조일 수 있다.The
<컨택층><Contact layer>
상기 발광부(EP)는 제1 반도체층(171)과 제1 전극(191)을 전기적으로 연결하는 컨택층(192)을 포함할 수 있다. 상기 컨택층(191)은 상기 발광층(173) 및 제2 반도체층(175)을 관통하여 노출되는 상기 제1 반도체층(171)과 연결될 수 있다. 예컨대 상기 컨택층(192)은 발광층(173) 및 제2 반도체층(175)을 관통하여 상기 제1 반도체층(171)의 일부를 노출하는 복수의 홀을 통해서 상기 제1 반도체층(171)과 전기적으로 연결될 수 있다.The light emitting unit EP may include a
실시 예의 컨택층(192)의 상면은 상기 활성층(173)보다 높게 배치되고, 컨택층(192)의 하면은 발광구조층(170)보다 아래에 배치될 수 있다. 상기 컨택층(192)은 도전성의 금속물질 또는 반도체물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 컨택층(192)은 Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W과 이들의 선택적인 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컨택층(192)은 InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 컨택층(192)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다.The upper surface of the
<절연층>≪ Insulating layer &
상기 발광부(EP)는 발광구조층(170) 상에 배치된 절연층(180)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(180)은 상기 컨택층(192)과 발광층(173) 및 제2 반도체층(175)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 이를 위해 상기 절연층(180)은 상기 제1 반도체층(171)을 노출시키는 복수의 홀 주변의 발광구조층(170) 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 절연층(180)은 제2 반도체층(175)의 일부를 노출시킬 수 있다 상기 절연층(180)으로부터 노출된 제2 반도체층(175)은 제2 전극(193)과 직접 접할 수 있다. 상기 절연층(180)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택된 물질로 형성될 수 있다. The light emitting portion EP may include an insulating
<반사층><Reflective Layer>
상기 발광부(EP)는 발광구조층(170) 상에 배치된 반사층(181)을 포함할 수 있다. 상기 반사층(181)은 제2 반도체층(175)과 절연층(180) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반사층(181)은 컨택층(192) 상에 배치될 수 있고, 상기 발광구조층(170)으로부터 광을 상기 광 변조부(AP) 방향으로 반사시킬 수 있다. 상기 반사층(181)은 상기 발광부(EP)의 하부방향으로 진행하여 제1 및 제2 전극(191, 193)에 흡수되거나 외부로 손실되는 광을 반사시켜 광 효율을 향상시킬 수 있다.The light emitting portion EP may include a
상기 반사층(181)은 금속을 포함할 수 있고, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질 중에서 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 반사층(181)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 및 제2 층이 1회 이상 교대로 적층된 DBR일 수 있다.The
<제1 및 제2 전극><First and Second Electrodes>
상기 제1 및 제2 전극(191, 193)은 발광구조층(170) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(191)은 상기 제1 반도체층(171)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2 전극(193)은 상기 제2 반도체층(175)과 전기적으로 연결될 수 있다.The first and
상기 제1 및 제2 전극(191, 193)은 Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.The first and
제6 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100F)는 질화물계 반도체의 발광부(EA)와 질화물계 광 변조부(AP)가 기판(110) 사이에 두고 수직으로 집적화되어 광 손실을 줄이고, 고속 통신을 구현할 수 있다.The electric
도 13은 제7 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기를 도시한 단면도이다.13 is a cross-sectional view showing an electro-absorption modulator according to a seventh embodiment.
도 13에 도시된 바와 같이, 제7 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100G)는 반사부(500)를 제외하고 도 12의 제6 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100F)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.13, the
실시 예의 해결과제 중의 하나는, 100m 이하에서 10Gbps 이상의 고속 통신을 구현할 수 있다. 이를 위해 실시 예는 질화물계 반도체의 발광부(EA)와 질화물계 광 변조부(AP)가 기판(110) 사이에 두고 집적화되어 광 손실을 줄이고, 고속 통신을 구현할 수 있다. 또한, 제7 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100F)는 광 손실을 줄이기 위해 반사부(500)를 포함할 수 있다.One of the problems of the embodiment is that high-speed communication of 10 Gbps or more can be realized at 100 m or less. For this, in the embodiment, the light emitting portion EA of the nitride-based semiconductor and the nitride-based optical modulating portion AP are integrated between the
상기 반사부(500)는 기판(110)의 외측면 상에 배치될 수 있다. 상기 반사부(500)는 광 변조부(AP) 및 발광부(EP) 외측면 상에 배치될 수 있다. 상기 반사부(500)는 상기 기판(110), 광 변조부(AP) 및 발광부(EP)의 외측면을 감싸는 구조일 수 있다.The
상기 반사부(500)는 절연성 물질 및 반사성 물질을 포함할 수 있다. 상기 반사부(500)는 PPA(Polyphthalamide)), PCT(Poly-cyclo-hecylene Dimethyl Terephthalate), 화이트 실리콘(white Silicone), 화이트(white) EMC(Epoxy Molding Compound) 중 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다The
도 14는 실시 예에 따른 광 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.14 is a diagram showing a configuration of an optical communication system according to an embodiment.
도 14에 도시되 바와 같이, 실시 예에 따른 광 통신 시스템(10)은 전계 흡수 변조기(100), 렌즈 모듈(13) 및 출력 도파로(15)를 포함할 수 있다.14, an
상기 전계 흡수 변조기(100)는 도 12 및 도 13의 제6 실시 예 또는 제7 실시 예에 따른 전계 흡수 변조기(100F, 100G)의 기술적 특징을 포함할 수 있다.The electroabsorption modulator 100 may include the technical features of the electroabsorption modulators 100F, 100G according to the sixth or seventh embodiment of Figures 12 and 13. [
상기 렌즈 모듈(13)은 전계 흡수 변조기(100)와 상기 출력 도파로(15) 사이에 배치될 수 있다. 상기 렌즈 모듈(13)은 상기 전계 흡수 변조기(100)로부터 제공되는 광 신호를 상기 출력 도파로(15)에 제공하는 기능을 포함할 수 있다.The
상기 출력 도파로(15)는 상기 렌즈 모듈(13)을 통해서 제공되는 광 신호를 외부로 출력할 수 있다. 상기 출력 도파로(15)는 클래드와 코어를 포함할 수 있고, 상기 렌즈 모듈(13) 및 상기 전계 흡수 변조기(100)와 수직방향으로 나란하게 배치될 수 있다.The
상기 광 통신 시스템(10)은 제1 내지 제3 커버부(11A 내지 11C)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 커버부(11A 내지 11C)는 전계 흡수 변조기(100), 렌즈 모듈(13) 및 출력 도파로(15)를 각각 커버할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상술한 질화물계 반도체의 전계 흡수 변조기(100)는 100m 이하의 10Gbps 고속 광통신으로 예컨대 홈 네트워크, 자동차 등의 근거리 고속 광통신용으로 사용될 수 있다. 질화물계 반도체의 전계 흡수 변조기는 일반적인 레이저 다이오드의 제조비용 및 레이저 다이오드와 광변조기의 얼라인 신뢰성 문제를 개선할 수 있다.The nitride-based semiconductor field-effect modulator 100 can be used for high-speed optical communication of 10 Gbps or less at 100 m or less, for example, for high-speed optical communication in a home network or automobile. The nitride-based semiconductor electro-absorption modulator can improve the manufacturing cost of a general laser diode and the problem of the alignment reliability of the laser diode and the optical modulator.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실 시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. And that such variations and applications are to be construed as being included within the scope of the embodiments set forth in the appended claims
100: 전계 흡수 변조기
AP: 광 변조부
EP: 발광부
130, 230: 제1 전극
150 내지 450: 제2 전극
160, 260: 반사층
500: 반사부100: electric field absorption modulator
AP: optical modulation unit
EP:
130, 230: first electrode
150 to 450: second electrode
160, 260: reflective layer
500:
Claims (17)
상기 제1 도전형 반도체층 상의 활성층;
상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제1 접촉부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하고,
상기 제2 전극은 상기 활성층 상에 배치되고, 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제2 접촉부를 포함하고,
상기 제2 접촉부의 면적은 상기 활성층 면적의 30%이하인 전계 흡수 변조기.
A first conductive semiconductor layer;
An active layer on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer on the active layer;
A first electrode disposed on the first conductive type semiconductor layer and including a first contact portion in contact with the first conductive type semiconductor layer; And
And a second electrode disposed on the second conductive type semiconductor layer and spaced apart from the first electrode,
The second electrode includes a second contact portion disposed on the active layer and in contact with the second conductivity type semiconductor layer,
And the area of the second contact portion is 30% or less of the area of the active layer.
상기 제2 전극은 상기 활성층의 외측으로 이격된 제2 전극패드; 및 상기 제2 전극패드와 상기 제2 접촉부를 연결하는 연결부를 포함하는 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
A second electrode pad spaced apart from the active layer; And a connection portion connecting the second electrode pad and the second contact portion.
상기 제2 접촉부는 상기 활성층의 가장자리 영역 일부와 중첩되고,
상기 제2 접촉부는 상기 연결부로부터 제1 방향으로 대칭되는 2개의 끝단을 포함하는 편자 형상을 갖는 전계 흡수 변조기.
3. The method of claim 2,
The second contact portion overlaps with a part of the edge region of the active layer,
Wherein the second contact portion has a horseshoe shape including two ends that are symmetrical in the first direction from the connecting portion.
상기 제2 접촉부는 상기 제2 전극패드와 마주보는 제1 측부 및 상기 제1 측부의 반대측에 배치된 제2 측부를 포함하고,
상기 제2 측부와 상기 활성층의 외측 사이의 너비는 20㎛ 이하인 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
The second contact portion includes a first side facing the second electrode pad and a second side disposed on the opposite side of the first side,
And the width between the second side portion and the outside of the active layer is 20 占 퐉 or less.
상기 제2 접촉부의 탑뷰는 폐쇄된 링 형상으로 상기 활성층의 가장자리 영역과 중첩되고,
상기 제2 접촉부는 내측 및 외측을 포함하고, 상기 외측과 상기 활성층의 외측 사이의 너비는 20㎛ 이하인 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
The top view of the second contact portion is overlapped with the edge region of the active layer in the form of a closed ring,
Wherein the second contact portion includes inner and outer sides, and the width between the outer side and the outer side of the active layer is 20 占 퐉 or less.
상기 제2 접촉부는 상기 활성층이 중심부까지 연장되고, 상기 중심부 상에 상기 제2 접촉부는 원 형상을 포함하고, 상기 중심부 상에 상기 제2 접촉부의 너비는 상기 연결부의 폭보다 큰 전계 흡수 변조기.
3. The method of claim 2,
Wherein the second contact portion extends to the center portion of the active layer and the second contact portion includes a circular shape on the central portion and the width of the second contact portion on the central portion is larger than the width of the connection portion.
상기 제1 전극 및 제1 접촉부는 제1 방향으로 대칭되는 2개의 끝단을 포함하고,
상기 제1 접촉부는 상기 활성층의 외측 둘레와 2/3 이상 대면되는 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the first contact portion include two ends symmetrical in a first direction,
Wherein the first contact portion faces the outer periphery of the active layer by 2/3 or more.
상기 활성층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 제2 방향으로 대칭되는 제3 전극을 더 포함하고, 상기 제3 전극은 상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 제3 접촉부를 포함하는 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
And a third electrode that is symmetrical with the first electrode in the second direction with the active layer interposed therebetween, and the third electrode includes a third contact portion in contact with the first conductive type semiconductor layer.
상기 활성층을 사이에 두고 상기 제2 전극과 제1 방향으로 대칭되는 제4 전극을 더 포함하고, 상기 제4 전극은 상기 제2 도전형 반도체층과 접하는 제4 접촉부를 포함하는 전계 흡수 변조기.
9. The method of claim 8,
And a fourth electrode that is symmetrical with the second electrode in the first direction with the active layer interposed therebetween, and the fourth electrode includes a fourth contact portion that is in contact with the second conductive type semiconductor layer.
상기 제4 전극은 상기 활성층의 가장자리 영역 일부와 중첩되고,
상기 제4 접촉부는 제1 방향으로 상기 제2 접촉부와 대칭되는 2개의 끝단을 포함하는 편자 형상을 갖는 전계 흡수 변조기.
10. The method of claim 9,
The fourth electrode overlaps with a part of the edge region of the active layer,
And the fourth contact portion has a horseshoe shape including two ends that are symmetrical with respect to the second contact portion in the first direction.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 활성층 가장자리 영역까지 연장된 반사층을 포함하고,
상기 반사층은 금속층과 절연층을 포함하는 다층구조 및 DBR(Distribute Bragg Reflector) 중 어느 어느 하나를 포함하는 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
And a reflective layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer and extending to an edge region of the active layer,
Wherein the reflective layer comprises a multilayer structure including a metal layer and an insulating layer, and a DBR (Distribute Bragg Reflector).
상기 반사층은 상기 활성층과 수직으로 중첩된 중첩영역을 포함하고,
상기 중첩영역은 5㎛~6㎛인 전계 흡수 변조기.
12. The method of claim 11,
Wherein the reflective layer includes an overlap region vertically overlapped with the active layer,
Wherein the overlap region is 5 占 퐉 to 6 占 퐉.
상기 활성층의 탑뷰는 원 현상을 갖고, 상기 활성층의 면적은 제2 도전형 반도체층의 면적의 5% 이하인 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
The top view of the active layer has a circular phenomenon, and the area of the active layer is 5% or less of the area of the second conductivity type semiconductor layer.
상기 제1 도전형 반도체층과 접하는 기판;
상기 제1 도전형 반도체층의 반대측에 배치되어 기판과 접하는 질화물계 발광구조층을 포함하는 전계 흡수 변조기.
The method according to claim 1,
A substrate in contact with the first conductive type semiconductor layer;
And a nitride based light emitting structure layer disposed on the opposite side of the first conductive type semiconductor layer and in contact with the substrate.
상기 발광구조층은 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 상에 발광층, 및 상기 발광층 상에 제2 반도체층을 포함하고,
상기 발광구조층 아래에 배치되어 상기 제1 반도체층 전기적으로 연결된 제5 전극, 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제6 전극을 포함하는 전계 흡수 변조기.
15. The method of claim 14,
Wherein the light emitting structure layer includes a first semiconductor layer, a light emitting layer on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer on the light emitting layer,
A fifth electrode disposed below the light emitting structure layer and electrically connected to the first semiconductor layer; and a sixth electrode electrically connected to the second semiconductor layer.
상기 제1 도전형 반도체층, 상기 기판 및 상기 발광구조층의 외측을 감싸는 반사부를 더 포함하는 전계 흡수 변조기.
15. The method of claim 14,
And a reflective portion surrounding the first conductive semiconductor layer, the substrate, and the light emitting structure layer.
상기 전계 흡수 변조기 상에 배치된 출력 도파로를 포함하는 광 통신 시스템.
17. An electro-absorption modulator as claimed in any one of claims 1 to 16, And
And an output waveguide disposed on the electroabsorption modulator.
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KR1020160115877A KR20180028327A (en) | 2016-09-08 | 2016-09-08 | Electro-absorption modulator, and optical communication system |
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