KR20220006451A - Light modulation element, beam steering device including the same, and electric device including beam steering device - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 광 변조 소자, 빔 편향 장치, 및 전자 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a light modulation device, a beam deflecting device, and an electronic device.
입사광의 투과/반사, 편광, 위상, 세기, 경로 등을 변경하는 광 변조 소자는 다양한 광학 장치에서 활용된다. 또한, 광학 장치 내에서 원하는 방식으로 상기한 광의 성질을 제어하기 위해 다양한 구조의 광 변조 소자들이 제시되고 있다. A light modulation device that changes transmission/reflection, polarization, phase, intensity, path, etc. of incident light is utilized in various optical devices. In addition, in order to control the above-described properties of light in a desired manner in an optical device, light modulation elements having various structures have been proposed.
이러한 예로서, 광학적 이방성을 가지는 액정(liquid crystal), 광 차단/반사 요소의 미소 기계적 움직임을 이용하는 MEMS(microelectromechanical system) 구조 등이 일반적인 광 변조 소자에 널리 사용되고 있다. 이러한 광 변조 소자들은 그 구동 방식의 특성상 동작 응답시간이 수 ㎲ 이상이다. 또한, OPA(Optical Phased Array)방식을 이용하여 여러 픽셀(pixel) 또는 웨이브가이드(waveguide) 형태의 광선 다발의 간섭을 이용하여 광의 위상을 변조하는 방식이 있다. 이때 픽셀 또는 웨이브가이드는 전기적, 열적으로 제어하여 광의 위상을 조절하게 된다.For example, a liquid crystal having optical anisotropy, a microelectromechanical system (MEMS) structure using micro-mechanical movement of a light blocking/reflecting element, etc. are widely used in general light modulation devices. These optical modulation devices have an operation response time of several μs or more due to the characteristics of their driving method. In addition, there is a method of modulating the phase of light using the interference of light bundles in the form of multiple pixels or waveguides using an optical phased array (OPA) method. At this time, the pixel or waveguide is electrically and thermally controlled to adjust the phase of light.
기계적 움직임을 이용하는 MEMS구조를 이용하는 경우, 광 변조 소자의 부피가 커지고 가격이 상승하는 문제가 있다. 나아가, 진동 등의 이슈로 인해 응용이 제한될 수 있다.In the case of using the MEMS structure using mechanical movement, there is a problem in that the volume of the optical modulation device increases and the price increases. Furthermore, the application may be limited due to issues such as vibration.
OPA방식에서의 제어 방법에서는 픽셀 또는 웨이브가이드마다 구동 픽셀이 있어야 하고, 픽셀 구동부를 위한 구동 드라이버가 있어야 하므로 회로 및 소자가 복잡해지고 공정가격이 증가할 수 있다. In the control method in the OPA method, a driving pixel must be provided for each pixel or waveguide, and a driving driver for the pixel driver is required, so circuits and devices are complicated and process costs can increase.
최근에는 메타표면(meta surface)을 광 변조 소자에 적용하는 시도가 있다. 메타표면은 입사광의 파장보다 작은 수치가, 두께, 패턴, 또는 주기 등에 적용된 구조이다. 예를 들어, 가변의 광학 성질(예를 들어, 굴절률)을 가지며, 다중양자우물구조를 가지는 반도체 물질 기반의 튜너블 메타표면을 이용한 광학 장치는 광통신에서 광 센싱에 이르기까지 다양한 기술 분야에서 사용된다. Recently, there has been an attempt to apply a metasurface to an optical modulation device. A metasurface is a structure in which a value smaller than the wavelength of incident light is applied to thickness, pattern, or period. For example, an optical device using a tunable metasurface based on a semiconductor material having a variable optical property (eg, refractive index) and a multi-quantum well structure is used in various technical fields from optical communication to optical sensing. .
해결하고자 하는 과제는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 광 변조 소자를 제공하는 것에 있다.An object to be solved is to provide an optical modulation device that independently adjusts a gain and a phase of light.
해결하고자 하는 과제는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 빔 편향 장치를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object to be solved is to provide a beam deflector that independently adjusts a gain and a phase of light.
해결하고자 하는 과제는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 빔 편향 장치를 포함하는 전자 장치를 제공하는 것에 있다.SUMMARY An object to be solved is to provide an electronic device including a beam deflector for independently adjusting a gain and a phase of light.
다만, 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the problem to be solved is not limited to the above disclosure.
일 측면에 있어서, 광 변조 소자는 제1 콘택층; 제2 콘택층; 상기 제1 콘택층과 상기 제2 콘택층 사이에 제공되는 활성층; 상기 제1 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제1 콘택 플러그; 및 상기 제2 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제2 콘택 플러그;를 포함하되, 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그 중 적어도 하나의 폭은 상기 활성층의 폭보다 작은 광 변조 소자가 제공될 수 있다.In one aspect, the light modulation device comprises: a first contact layer; a second contact layer; an active layer provided between the first contact layer and the second contact layer; a first contact plug provided between the first contact layer and the active layer; and a second contact plug provided between the second contact layer and the active layer, wherein a width of at least one of the first contact plug and the second contact plug is smaller than a width of the active layer. can be
상기 활성층은, 상기 제1 콘택층의 상면에 수직한 방향으로 따라 적층되는 복수의 양자점 층들 및 상기 복수의 양자점 층들 상에 각각 제공되는 복수의 우물층들을 포함하고, 상기 활성층의 폭은 상기 활성층에 입사하는 광의 파장보다 작으며, 상기 복수의 양자점 층들의 밴드갭 에너지는 상기 복수의 우물층들의 밴드갭 에너지보다 작은 광 변조 소자가 제공될 수 있다.The active layer includes a plurality of quantum dot layers stacked in a direction perpendicular to an upper surface of the first contact layer and a plurality of well layers respectively provided on the plurality of quantum dot layers, and the width of the active layer is equal to that of the active layer. A light modulation device may be provided that is smaller than a wavelength of incident light, and a bandgap energy of the plurality of quantum dot layers is smaller than a bandgap energy of the plurality of well layers.
상기 제1 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제1 절연막; 및 상기 제2 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제2 절연막;을 더 포함하되, 상기 제1 절연막은 상기 제1 콘택 플러그의 측면을 덮고, 상기 제2 절연막은 상기 제2 콘택 플러그의 측면을 덮을 수 있다.a first insulating layer provided between the first contact layer and the active layer; and a second insulating layer provided between the second contact layer and the active layer, wherein the first insulating layer covers a side surface of the first contact plug, and the second insulating layer covers a side surface of the second contact plug can be covered
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막은 각각 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그보다 작은 굴절률을 가질 수 있다.The first insulating layer and the second insulating layer may have a refractive index smaller than that of the first contact plug and the second contact plug, respectively.
상기 제1 콘택층 상에 제공되는 패시베이션 막;을 더 포함하되, 상기 패시베이션 막은 상기 제1 콘택층, 상기 제1 절연막, 상기 활성층, 상기 제2 절연막, 및 상기 제2 콘택층의 측면들을 덮을 수 있다.a passivation film provided on the first contact layer; wherein the passivation film may cover side surfaces of the first contact layer, the first insulating film, the active layer, the second insulating film, and the second contact layer have.
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막은 제1 산화물을 포함하고, 상기 패시베이션 막은 상기 제1 산화물과 다른 전기 절연 물질을 포함할 수 있다.The first insulating layer and the second insulating layer may include a first oxide, and the passivation layer may include an electrically insulating material different from the first oxide.
상기 활성층과 상기 제1 콘택 플러그 사이에 제공되는 제1 전하 주입층; 및 상기 활성층과 상기 제2 콘택 플러그 사이에 제공되는 제2 전하 주입층;을 더 포함하되, 상기 제1 전하 주입층 및 상기 제2 전하 주입층의 각각은 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그의 각각보다 큰 폭을 가질 수 있다.a first charge injection layer provided between the active layer and the first contact plug; and a second charge injection layer provided between the active layer and the second contact plug, wherein each of the first charge injection layer and the second charge injection layer comprises the first contact plug and the second contact plug. It may have a greater width than each of the plugs.
상기 제1 콘택층 및 상기 제1 전하 주입층은 제1 도전형의 GaAs를 포함하고, 상기 제2 콘택층 및 상기 제2 전하 주입층은 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 GaAs를 포함하며, 상기 제1 콘택 플러그는 상기 제1 도전형의 AlGaAs를 포함하고, 상기 제2 콘택 플러그는 상기 제2 도전형의 AlGaAs를 포함할 수 있다.The first contact layer and the first charge injection layer include GaAs of a first conductivity type, and the second contact layer and the second charge injection layer contain GaAs of a second conductivity type different from the first conductivity type. The first contact plug may include AlGaAs of the first conductivity type, and the second contact plug may include AlGaAs of the second conductivity type.
상기 제1 콘택층, 상기 제1 콘택 플러그, 및 상기 제1 전하 주입층은 제1 도전형의 Si을 포함하고, 상기 제2 콘택층, 상기 제2 콘택 플러그, 및 상기 제2 전하 주입층은 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 Si을 포함하며, 상기 활성층은 진성 Si를 포함하고, 상기 복수의 양자점 층들은 Ge를 포함할 수 있다.The first contact layer, the first contact plug, and the first charge injection layer include Si of a first conductivity type, and the second contact layer, the second contact plug, and the second charge injection layer include: The first conductivity type may include Si of a second conductivity type different from that of the first conductivity type, the active layer may include intrinsic Si, and the plurality of quantum dot layers may include Ge.
상기 제1 콘택층, 상기 제1 콘택 플러그, 및 상기 제1 전하 주입층의 도전형들은 n형이고, 상기 제2 콘택층, 상기 제2 콘택 플러그, 및 상기 제2 전하 주입층의 도전형들은 p형이며, 상기 활성층은 진성이고, 상기 제1 콘택층의 폭은 상기 제2 콘택층의 폭보다 클 수 있다.Conductivity types of the first contact layer, the first contact plug, and the first charge injection layer are n-type, and the conductivity types of the second contact layer, the second contact plug, and the second charge injection layer are p-type, the active layer may be intrinsic, and a width of the first contact layer may be greater than a width of the second contact layer.
상기 제2 콘택층 상에 제공되는 p형 전극을 포함할 수 있다.A p-type electrode provided on the second contact layer may be included.
상기 제1 콘택층, 상기 제1 콘택 플러그, 및 상기 제1 전하 주입층의 도전형들은 p형이고, 상기 제2 콘택층, 상기 제2 콘택 플러그, 및 상기 제2 전하 주입층의 도전형들은 n형이며, 상기 활성층은 진성이고, 상기 제1 콘택층의 폭은 상기 제2 콘택층의 폭보다 클 수 있다.Conductivity types of the first contact layer, the first contact plug, and the first charge injection layer are p-type, and the conductivity types of the second contact layer, the second contact plug, and the second charge injection layer are n-type, the active layer may be intrinsic, and a width of the first contact layer may be greater than a width of the second contact layer.
상기 제2 콘택층 상에 제공되는 n형 전극을 포함할 수 있다.An n-type electrode provided on the second contact layer may be included.
상기 복수의 양자점 층들의 각각은 복수의 양자점 패턴들을 포함할 수 있다.Each of the plurality of quantum dot layers may include a plurality of quantum dot patterns.
상기 복수의 양자점 층들의 각각은 상기 복수의 양자점 패턴들 사이에 각각 제공되는 복수의 연결 패턴들을 더 포함하되, 상기 복수의 양자점 패턴들은 상기 복수의 연결 패턴들에 의해 서로 연결되고, 상기 복수의 연결 패턴들은 상기 복수의 양자점 패턴들보다 작은 두께들을 가질 수 있다.Each of the plurality of quantum dot layers further includes a plurality of connection patterns respectively provided between the plurality of quantum dot patterns, wherein the plurality of quantum dot patterns are connected to each other by the plurality of connection patterns, and the plurality of connection patterns The patterns may have smaller thicknesses than the plurality of quantum dot patterns.
상기 활성층은, 복수의 배리어 층들을 더 포함하되, 상기 복수의 양자점 층들과 상기 복수의 우물층들 중 서로 바로 인접한 양자점 층과 우물층은, 상기 복수의 배리어 층들 중 서로 바로 인접한 한 쌍의 배리어 층들 사이에 배치될 수 있다.The active layer further includes a plurality of barrier layers, wherein the quantum dot layer and the well layer immediately adjacent to each other among the plurality of quantum dot layers and the plurality of well layers include a pair of barrier layers immediately adjacent to each other among the plurality of barrier layers can be placed between them.
상기 복수의 양자점 층들은 진성 InAs를 포함하고, 상기 복수의 우물층들은 진성 InGaAs를 포함하며, 상기 복수의 배리어 층들은 진성 GaAs를 포함할 수 있다.The plurality of quantum dot layers may include intrinsic InAs, the plurality of well layers may include intrinsic InGaAs, and the plurality of barrier layers may include intrinsic GaAs.
상기 제2 콘택층은: 고농도 도핑층; 및 상기 고농도 도핑층과 상기 제2 콘택 플러그 사이에 제공되는 저농도 도핑층;을 포함하되, 상기 고농도 도핑층과 상기 저농도 도핑층은 동일한 도전형을 가지고, 상기 고농도 도핑층의 도핑 농도는 상기 저농도 도핑층의 도핑 농도보다 높을 수 있다.The second contact layer may include: a heavily doped layer; and a lightly doped layer provided between the heavily doped layer and the second contact plug, wherein the heavily doped layer and the lightly doped layer have the same conductivity type, and the doping concentration of the heavily doped layer is the lightly doped layer. It may be higher than the doping concentration of the layer.
상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 콘택 플러그의 반대편에 제공되는 기판; 및 상기 기판과 상기 제1 콘택층 사이에 제공되는 반사층;을 더 포함할 수 있다.a substrate provided opposite to the first contact plug with respect to the first contact layer; and a reflective layer provided between the substrate and the first contact layer.
상기 반사층은, 교대로 적층되는 복수의 저굴절률층들 및 복수의 고굴절률층들을 포함하는 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector, DBR)를 포함할 수 있다.The reflective layer may include a distributed Bragg reflector (DBR) including a plurality of low refractive index layers and a plurality of high refractive index layers that are alternately stacked.
일 측면에 있어서, 제1 광 변조 소자; 및 제2 광 변조 소자;를 포함하되, 제1 및 제2 광 변조 소자들의 각각은, 제1 콘택층, 상기 제1 콘택층 상에 제공되는 복수의 나노 구조체들, 및 상기 복수의 나노 구조체들 상에 각각 제공되는 복수의 제2 콘택층들을 포함하고, 복수의 나노 구조체들의 각각은, 제1 콘택 플러그, 상기 제1 콘택 플러그 상에 제공되는 활성층, 및 상기 활성층 상에 제공되는 제2 콘택 플러그를 포함하고, 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그 중 적어도 하나의 폭은 상기 활성층의 폭보다 작은 빔 편향 장치가 제공될 수 있다.In one aspect, the first light modulation device; and a second light modulation element, wherein each of the first and second light modulation elements includes a first contact layer, a plurality of nanostructures provided on the first contact layer, and the plurality of nanostructures a plurality of second contact layers respectively provided on the plurality of nanostructures, and each of the plurality of nanostructures includes a first contact plug, an active layer provided on the first contact plug, and a second contact plug provided on the active layer The beam deflecting device may include, wherein a width of at least one of the first contact plug and the second contact plug is smaller than a width of the active layer.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 기준 전압이 인가되고,a reference voltage is applied to the first contact layer of the first light modulation element and the first contact layer of the second light modulation element;
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제2 콘택층에 제1 전압이 인가되고, a first voltage is applied to the second contact layer of the first light modulation device;
상기 제2 광 변조 소자의 상기 제2 콘택층에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가될 수 있다.A second voltage different from the first voltage may be applied to the second contact layer of the second light modulation device.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층은 서로 연결될 수 있다.The first contact layer of the first light modulation device and the first contact layer of the second light modulation device may be connected to each other.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 반대편에 제공되는 기판;을 더 포함하되, 상기 기판은 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 상으로 연장할 수 있다.and a substrate provided opposite to the plurality of nanostructures of the first light modulation element with respect to the first contact layer of the first light modulation element, wherein the substrate comprises the first contact layer of the second light modulation element. 1 may extend over the contact layer.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층은 서로 이격될 수 있다.The first contact layer of the first light modulation device and the first contact layer of the second light modulation device may be spaced apart from each other.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 반대편에 제공되는 기판;을 더 포함하되, 상기 기판은 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 상으로 연장할 수 있다.and a substrate provided opposite to the plurality of nanostructures of the first light modulation element with respect to the first contact layer of the first light modulation element, wherein the substrate comprises the first contact layer of the second light modulation element. 1 may extend over the contact layer.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 제2 콘택층들과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 복수의 제2 콘택층들에 기준 전압이 인가되고, 상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가될 수 있다.A reference voltage is applied to the plurality of second contact layers of the first light modulation element and the plurality of second contact layers of the second light modulation element, and the first contact layer of the first light modulation element A first voltage may be applied to , and a second voltage different from the first voltage may be applied to the first contact layer of the second optical modulation device.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 각각은: 상기 복수의 제2 콘택층들 상에 제공되는 전극을 더 포함하고, 상기 전극은 상기 복수의 제2 콘택층들에 전기적으로 연결될 수 있다.Each of the first light modulation element and the second light modulation element further includes: an electrode provided on the plurality of second contact layers, the electrode being electrically connected to the plurality of second contact layers can
상기 활성층은, 제1 콘택층의 상면에 수직한 방향으로 따라 적층되는 복수의 양자점 층들 및 상기 복수의 양자점 층들 상에 각각 제공되는 복수의 우물층들을 포함하고, 상기 활성층의 폭은 상기 나노 구조체들에 입사하는 광의 파장보다 작으며, 상기 복수의 양자점 층들의 밴드갭 에너지는 상기 복수의 우물층들의 밴드갭 에너지보다 작을 수 있다.The active layer includes a plurality of quantum dot layers stacked in a direction perpendicular to an upper surface of the first contact layer, and a plurality of well layers respectively provided on the plurality of quantum dot layers, and the width of the active layer is the nanostructures. may be smaller than a wavelength of light incident thereon, and a bandgap energy of the plurality of quantum dot layers may be smaller than a bandgap energy of the plurality of well layers.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 각각은: 상기 제1 콘택 플러그를 둘러싸는 제1 절연막; 상기 제2 콘택 플러그를 둘러싸는 제2 절연막;을 더 포함할 수 있다.Each of the plurality of nanostructures of the first light modulation device and the second light modulation device may include: a first insulating layer surrounding the first contact plug; It may further include a second insulating layer surrounding the second contact plug.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 각각은: 상기 제1 콘택층 상에 제공되는 패시베이션 막;을 더 포함하되, 상기 패시베이션 막은 상기 나노 구조체들의 측면들을 덮을 수 있다.Each of the first light modulation element and the second light modulation element may further include: a passivation film provided on the first contact layer, wherein the passivation film may cover side surfaces of the nanostructures.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 반대편에 제공되는 기판; 및 상기 기판과 상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 사이에 제공되는 반사층을 더 포함하되, 상기 기판 및 상기 반사층은 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 상으로 연장할 수 있다.a substrate provided opposite to the plurality of nanostructures of the first light modulation device with respect to the first contact layer of the first light modulation device; and a reflective layer provided between the substrate and the first contact layer of the first light modulation device, wherein the substrate and the reflective layer may extend onto the first contact layer of the second light modulation device .
상기 반사층은, 교대로 적층되는 복수의 저굴절률층들 및 복수의 고굴절률층들을 포함하는 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector)를 포함할 수 있다.The reflective layer may include a distributed Bragg reflector including a plurality of low refractive index layers and a plurality of high refractive index layers that are alternately stacked.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 각각은: 상기 활성층과 상기 제1 콘택 플러그 사이에 제공되는 제1 전하 주입층; 및 상기 활성층과 상기 제2 콘택 플러그 사이에 제공되는 제2 전하 주입층;을 더 포함하되, 상기 제1 전하 주입층 및 상기 제2 전하 주입층의 각각은 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그의 각각보다 큰 폭을 가질 수 있다.Each of the plurality of nanostructures of the first light modulation device and the second light modulation device may include: a first charge injection layer provided between the active layer and the first contact plug; and a second charge injection layer provided between the active layer and the second contact plug, wherein each of the first charge injection layer and the second charge injection layer comprises the first contact plug and the second contact plug. It may have a greater width than each of the plugs.
일 측면에 있어서, 광원; 상기 광원으로부터 입사된 광의 진행 방향을 조절하여, 상기 광이 피사체로 향하도록 하는 빔 편향 장치; 상기 피사체로부터의 반사된 광을 수신하는 센서; 및 상기 센서가 수신한 광을 분석하는 프로세서;를 포함하되, 상기 빔 편향 장치는, 제1 광 변조 소자, 및 제2 광 변조 소자를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광 변조 소자들의 각각은, 제1 콘택층, 상기 제1 콘택층 상에 제공되는 복수의 나노 구조체들, 및 상기 복수의 나노 구조체들 상에 각각 제공되는 복수의 제2 콘택층들을 포함하고, 상기 복수의 나노 구조체들의 각각은, 제1 콘택 플러그, 상기 제1 콘택 플러그 상에 제공되는 활성층, 및 상기 활성층 상에 제공되는 제2 콘택 플러그를 포함하고, 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그 중 적어도 하나의 폭은 상기 활성층의 폭보다 작은 전자 장치가 제공될 수 있다.In one aspect, the light source; a beam deflector for controlling a propagation direction of the light incident from the light source to direct the light toward a subject; a sensor for receiving the reflected light from the subject; and a processor that analyzes the light received by the sensor, wherein the beam deflecting device includes a first light modulation element and a second light modulation element, wherein each of the first and second light modulation elements comprises: , a first contact layer, a plurality of nanostructures provided on the first contact layer, and a plurality of second contact layers respectively provided on the plurality of nanostructures, each of the plurality of nanostructures a first contact plug, an active layer provided on the first contact plug, and a second contact plug provided on the active layer, wherein a width of at least one of the first contact plug and the second contact plug is An electronic device may be provided that is smaller than the width of the active layer.
본 개시는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 광 변조 소자를 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a light modulation device that independently adjusts a gain and a phase of light.
본 개시는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 빔 편향 장치를 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a beam deflector that independently adjusts a gain and a phase of light.
본 개시는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 빔 편향 장치를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.The present disclosure may provide an electronic device including a beam deflector that independently adjusts a gain and a phase of light.
다만, 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the effect of the invention is not limited to the above disclosure.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 광 변조 소자의 단면도이다.
도 2는 활성층의 일 예이다.
도 3은 활성층의 다른 예이다.
도 4는 활성층의 또 다른 예이다.
도 5는 도 1의 광 변조 소자의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 광 변조 소자에서 밀도 반전이 일어나는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
도 7은 도 1의 광 변조 소자에서 유도 방출이 일어나는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
도 8은 도 1의 광 변조 소자에서 굴절률이 변화하는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
도 9 내지 도 12는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 광 변조 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치의 단면도이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다.
도 16은 다른 예시적인 실시예에 따른 광 변조 소자의 단면도이다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a cross-sectional view of a light modulation device according to an exemplary embodiment.
2 is an example of an active layer.
3 is another example of an active layer.
4 is another example of an active layer.
5 is a graph illustrating characteristics of the light modulation device of FIG. 1 .
FIG. 6 schematically illustrates a process in which density inversion occurs in the light modulation device of FIG. 1 .
7 is a schematic diagram illustrating a process in which stimulated emission occurs in the light modulation device of FIG. 1 .
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a process of changing a refractive index in the light modulation device of FIG. 1 .
9 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light modulation device described with reference to FIGS. 1 to 4 .
13 is a cross-sectional view of a beam deflecting device according to an exemplary embodiment.
14 is a cross-sectional view of a semiconductor device including a beam deflecting device according to an exemplary embodiment.
15 is a cross-sectional view of a semiconductor device including a beam deflector according to an exemplary embodiment.
16 is a cross-sectional view of a light modulation device according to another exemplary embodiment.
17 is a cross-sectional view of a semiconductor device including a beam deflector according to an exemplary embodiment.
18 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device according to an exemplary embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The described embodiments are merely exemplary, and various modifications are possible from these embodiments. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same components, and the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위, 아래, 좌, 및 우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위, 아래, 좌, 및 우에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, what is referred to as "upper" or "on" may include those directly above, below, left, and right in contact as well as above, below, left, and right in non-contact.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Also, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.The use of the term “above” and similar referential terms may be used in both the singular and the plural.
본 명세서에서, 광이 일 방향으로 편향된다는 것은 광의 진행 방향이 상기 일 방향의 성분을 새로 갖게 되거나, 더 갖는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향으로 진행하는 광이 제2 방향으로 편향되는 경우, 광은 제1 방향과 제2 방향이 조합된 방향으로 진행할 수 있다. In the present specification, when light is deflected in one direction, it may mean that the propagation direction of light has a new component in the one direction or has more components. For example, when light traveling in the first direction is deflected in the second direction, the light may travel in a direction in which the first direction and the second direction are combined.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 광 변조 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a light modulation device according to an exemplary embodiment.
도 1을 참조하면, 광 변조 소자(10)는 제1 콘택층(100), 제2 콘택층(500), 나노 구조체(ST), 패시베이션 막(110), 및 전극(600)을 포함할 수 있다. 제1 콘택층(100)은 반도체 물질, 예를 들어, 4족 반도체 물질(예를 들어, Si) 또는 화합물 반도체 물질(예를 들어, GaAs)을 포함할 수 있다. 제1 콘택층(100)은 제1 도전형을 가질 수 있으며, 제1 콘택층(100)의 도핑 농도는 약 일 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
나노 구조체(ST)는 제1 콘택층(100) 상에 제공될 수 있으며, 나노 구조체(ST)의 폭은 제1 콘택층(100)의 폭보다 작을 수 있다. 나노 구조체(ST)의 폭은 제1 콘택층(100)의 상면(100u)에 평행한 방향을 따르는 크기로 측정될 수 있으며, 광 변조 소자(10)에 입사하는 입사광(IL)의 파장보다 작을 수 있다. 예를 들어, 나노 구조체(ST)의 폭은 약 600 나노미터(nm) 이하일 수 있다. 나노 구조체(ST)는 제1 절연막(210), 제1 콘택 플러그(220), 제1 전하 주입층(230), 활성층(300), 제2 전하 주입층(410), 제2 절연막(420), 및 제2 콘택 플러그(430)를 포함할 수 있다. The nanostructure ST may be provided on the
제1 절연막(210)은 제1 콘택층(100) 상에 제공될 수 있다. 제1 절연막(210)은 전기 절연 물질, 예를 들어, 산화물(예를 들어, SiOx 또는 AlOx)을 포함할 수 있다. 제1 절연막(210)은 제1 콘택층(100), 제1 콘택 플러그(220), 및 제1 전하 주입층(230)보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 제1 절연막(210)은 제1 절연막(210)을 관통하며 제1 콘택층(100)을 노출하는 제1 홀(210h)을 포함할 수 있다.The first insulating
제1 콘택 플러그(220)는 제1 홀(210h) 내에 제공될 수 있으며, 제1 홀(210h)을 채울 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 콘택 플러그(220)의 폭은 활성층(300)의 폭보다 작을 수 있다. 제1 콘택 플러그(220)는 제1 콘택층(100)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 콘택 플러그(220)는 제1 절연막(210)을 관통하여 제1 콘택층(100)에 직접 접할 수 있다. 제1 콘택 플러그(220)는 반도체 물질, 예를 들어, 4족 반도체 물질(예를 들어, Si) 또는 화합물 반도체 물질(예를 들어, AlxGa1-xAs)을 포함할 수 있다. 제1 콘택 플러그(220)가 AlxGa1-xAs를 포함하는 경우, x는 0.8 내지 0.98일 수 있다. 일 예로, Ga과 As가 1:1로 함유된 GaAs에서 Ga가 Al로 80 at% 내지 98 at% 대체되어, AlxGa1-xAs가 생성될 수 있다. 제1 콘택 플러그(220)는 제1 도전형을 가질 수 있으며, 제1 콘택 플러그(220)의 도핑 농도는 약 일 수 있다. The
제1 전하 주입층(230)은 제1 절연막(210) 상으로 연장되어, 제1 콘택 플러그(220) 상에 제공될 수 있다. 제1 전하 주입층(230)은 반도체 물질, 예를 들어, 4족 반도체 물질(예를 들어, Si) 또는 화합물 반도체 물질(예를 들어, GaAs)을 포함할 수 있다. 제1 전하 주입층(230)은 제1 도전형을 가질 수 있으며, 제1 전하 주입층(230)의 도핑 농도는 제1 콘택 플러그(220)의 도핑 농도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 전하 주입층(230)의 도핑 농도는 약 일 수 있다.The first
활성층(300)은 제1 전하 주입층(230) 상에 제공될 수 있으며, 활성층(300)의 폭은 입사광(IL)의 파장보다 작을 수 있다. 예를 들어, 활성층(300)의 폭은 약 600 나노미터(nm) 이하일 수 있다. The
도 2는 활성층의 일 예이다. 2 is an example of an active layer.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 활성층(300a)은 복수의 배리어 층들(310), 복수의 우물층들(330), 및 복수의 양자점 층들을 포함할 수 있다. 배리어 층들(310)은 제1 콘택층(100)의 상면(100u)에 수직한 방향을 따라 적층될 수 있으며, 우물층들(330) 및 양자점 층들보다 큰 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 배리어 층들(310)은 진성의 도전형을 갖는 화합물 반도체 물질(예를 들어, GaAs)을 포함할 수 있다. 우물층들(330)은 배리어 층들(310) 사이에 위치할 수 있으며, 양자점 패턴들(320)보다 큰 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 이에 따라, 우물층들(330) 내에서 전자와 정공이 양자화된 에너지 레벨을 가질 수 있다. 우물층들(330)은 진성의 도전형을 갖는 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배리어 층들(310)이 GaAs를 포함하는 경우, 우물층들(330)은 InGaAs를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
양자점 층들 각각은 복수의 양자점 패턴들(320)을 포함할 수 있다. 양자점 패턴들(320)의 밴드갭 에너지는 입사광(IL)의 에너지와 실질적으로 동일할 수 있다. 양자점 패턴들(320)은 진성의 도전형을 갖는 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배리어 층들(310)이 GaAs를 포함하고, 우물층들(330)은 InGaAs를 포함하는 경우, 양자점 패턴들(320)은 InAs를 포함할 수 있다. Each of the quantum dot layers may include a plurality of
도 3은 활성층의 다른 예이다.3 is another example of an active layer.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 활성층(300a)과 달리, 활성층(300b)은 우물층들(도 2의 330)을 포함하지 않을 수 있다. 도 3의 활성층(300b)은 4족 반도체 물질, 예를 들어, Si 기반의 활성층(300b)일 수 있다.Referring to FIG. 3 , unlike the
배리어 층들(310) 및 양자점 패턴들(320)은 4족 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배리어 층들(310)은 Si을 포함하고, 양자점 패턴들(320)은 Ge을 포함할 수 있다. The barrier layers 310 and the
도 4는 활성층의 또 다른 예이다.4 is another example of an active layer.
도 4를 참조하면, 도 2 및 도 3에 도시된 활성층(300a, 300b)과 달리, 활성층(300c)은 연결막(322)을 더 포함할 수 있다. 연결막(322)은 양자점 패턴들(320) 사이에 위치하며, 양자점 패턴들(320)을 서로 연결시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 연결막(322)은 배리어 층들(310)과 우물층들(330) 사이에 위치하며, 양자점 패턴들(320)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 연결막(322)은 진성의 도전형을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자점 패턴들(320)이 InAs 또는 Ge을 포함하는 경우, 연결막(332) 또한 InAs 또는 Ge을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , unlike the
도 1을 참조하면, 활성층(300) 상에 제2 전하 주입층(410)이 제공될 수 있다. 제2 전하 주입층(410)은 반도체 물질, 예를 들어, 4족 반도체 물질(예를 들어, Si) 또는 화합물 반도체 물질(예를 들어, GaAs)을 포함할 수 있다. 제2 전하 주입층(410)은 제1 도전형과 다른 제2 도전형을 가질 수 있다. 제2 전하 주입층(410)의 도핑 농도는 제2 콘택 플러그(430)의 도핑 농도보다 작을 수 있으며,약 일 수 있다.Referring to FIG. 1 , a second
제2 절연막(420)은 제2 전하 주입층(410) 상에 제공될 수 있다. 제2 절연막(420)은 전기 절연 물질, 예를 들어, 산화물(SiOx 또는 AlOx)을 포함할 수 있다. 제2 절연막(420)은 제2 절연막(420)을 관통하며, 제2 전하 주입층(410)을 노출하는 제2 홀(420h)을 포함할 수 있다. The second
제2 콘택 플러그(430)는 제2 홀(420h) 내에 제공될 수 있으며, 제2 홀(420h)을 채울 수 있다. 제2 콘택 플러그(430)는 제2 절연막(420)을 관통하여 제2 전하 주입층(410)에 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 콘택 플러그(430)는 반도체 물질, 예를 들어, 4족 반도체 물질(예를 들어, Si) 또는 화합물 반도체 물질(예를 들어, AlxGa1-xAs)을 포함할 수 있다. 제2 콘택 플러그(430)가 AlxGa1-xAs를 포함하는 경우, x는 0.8 내지 0.98일 수 있다. Ga과 As가 1:1로 함유된 GaAs에서 Ga가 Al로 80 at% 내지 98 at% 대체되어, AlxGa1-xAs를 생성할 수 있다. 제2 콘택 플러그(430)는 제2 도전형을 가질 수 있으며, 제2 콘택 플러그(430)의 도핑 농도는 약 일 수 있다. The
제2 콘택층(500)은 제2 콘택 플러그(430) 상에 제공될 수 있으며, 제2 절연막(420) 상으로 연장될 수 있다. 제2 콘택층(500)은 차례로 적층되는 저농도 도핑층(510) 및 고농도 도핑층(520)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑층(510) 및 고농도 도핑층(520)은 실질적으로 동일한 반도체 물질, 예를 들어, 4족 반도체 물질(예를 들어, Si) 또는 화합물 반도체 물질(예를 들어, GaAs)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑층(510) 및 고농도 도핑층(520)은 제2 도전형을 가질 수 있다. 저농도 도핑층(510)의 도핑 농도는 약 이고, 고농도 도핑층(520)의 도핑 농도는 약 일 수 있다. The
패시베이션 막(110)은 제1 콘택층(100) 상에 위치할 수 있으며, 나노 구조체(ST)의 측면들을 감쌀 수 있다. 패시베이션 막(110)은 전기 절연 물질, 예를 들어, SiOx를 포함할 수 있다. The
전극(600)은 제2 콘택층(500) 상에 제공될 수 있다. 전극(600)의 도전형은 제2 콘택층(500)의 도전형에 따라 결정될 수 있다. 제2 콘택층(500)의 도전형이 p형인 경우(즉, 제2 도전형이 p형인 경우), 전극(600)은 p형 전극, 예를 들어, ITO 전극일 수 있다. 제2 콘택층(500)의 도전형이 n형인 경우(즉, 제2 도전형이 n형인 경우), 전극(600)은 n형 전극, 예를 들어, 금(Au)을 포함하는 전극일 수 있다. 전극(600)이 금(Au)을 포함할 경우, 전극(600)은 방출광(OL)의 광 경로에서 벗어난 위치에 제공될 수 있다. The
이하에서, 광 변조 소자(10)의 특성이 설명된다.Hereinafter, the characteristics of the
도 5는 도 1의 광 변조 소자의 특성을 나타내는 그래프이다.5 is a graph illustrating characteristics of the light modulation device of FIG. 1 .
도 5를 참조하면, 광 변조 소자(10)로부터 출력되는 방출광(OL)의 세기는 활성층(300)에 인가되는 전류(I)가 증가함에 따라 점점 증가할 수 있다. 다만, 특정 값(Ia) 이상의 전류에서는 더 이상 방출광(OL)의 세기가 증가하지 않을 수 있다. 활성층(300)은 소정의 값(Ia) 이상의 인가 전류에서는 포화 이득을 가질 수 있으며, 이는 활성층(300)에서 유도 방출을 일으키는 데에 직접 관여하는, 양자점 패턴(320)의 전도대의 기저 상태에 들어갈 수 있는 전자들의 수가 한정되어 있기 때문일 수 있다. 활성층(300)의 이득이 더 이상 증가하지 않는 영역, 즉 방출광(OL)의 세기가 더 이상 증가하지 않는 영역에서도 활성층(300)의 굴절률 및 입사광(IL)의 위상(p)은 변화할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the intensity of the emitted light OL output from the
전술한 바와 같이, 광 변조 소자(10)는 인가되는 전류에 따라 포화 이득을 가지면서도 입사광의 위상을 지속적으로 변화시킬 수 있다. 광 변조 소자(10)는 이득과 굴절률을 독립적으로 제어할 수 있는 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 활성층(300)에 전류를 인가하여, 활성층(300)의 굴절률 및 이득을 독립적으로 조절할 수 있다. 광 변조 소자(10)가 이득과 굴절률을 독립적으로 제어하는 원리는 후술된다.As described above, the
도 6은 도 1의 광 변조 소자에서 밀도 반전이 일어나는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.FIG. 6 schematically illustrates a process in which density inversion occurs in the light modulation device of FIG. 1 .
도 6을 참조하면, 배리어층(a1, a4)의 밴드갭 에너지(Eb)는 우물층(a2)의 밴드갭 에너지(Ew)보다 클 수 있다. 우물층(a2)의 밴드갭 에너지(Ew)는 양자점 패턴(a3)의 밴드갭 에너지(Ed)보다 클 수 있다.Referring to FIG. 6 , the bandgap energy Eb of the barrier layers a1 and a4 may be greater than the bandgap energy Ew of the well layer a2 . The bandgap energy Ew of the well layer a2 may be greater than the bandgap energy Ed of the quantum dot pattern a3.
활성층(300)에 인가된 전류에 의해서 양자점 패턴(a3)의 가전자대(valance band)에 머물던 전자가 에너지를 얻어 전도대(conduction band)로 이동할 수 있다. 예를 들어, 양자점 패턴(a3)의 가전자대에 머물던 전자는 에너지를 얻어 전도대의 기저 상태(S1)에 채워질 수 있다. 양자점 패턴(a3)의 밴드갭 에너지(Ed)만큼의 전류가 활성층(300)에 인가되는 경우, 양자점 패턴(a3)의 가전자대의 전자들이 에너지를 얻어 전도대로 이동하는 밀도 반전이 일어날 수 있다. 전류가 지속적으로 인가될 경우, 더 많은 수의 전자들이 이동할 수 있고, 이에 따라 밀도 반전이 더욱 많이 일어날 수 있다. By the current applied to the
도 7은 광 변조 소자에서 유도 방출이 일어나는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.7 schematically illustrates a process in which stimulated emission occurs in an optical modulation device.
도 7을 참조하면, 밀도 반전이 일어난 양자점 패턴(a3)의 밴드갭 에너지와 동일한 에너지를 가지는 파장의 입사광(IL)이 광 변조 소자(10)에 입사되면, 유도 방출(stimulated emission)이 일어나면서 입사광(IL)의 세기가 증폭될 수 있다. 따라서, 입사광(IL)보다 강한 세기를 가지는 방출광(OL)이 광 변조 소자(10)로부터 출력될 수 있다. 유도 방출은 양자점 패턴(a3)의 전도대의 기저 상태(S1)에 채워진 전자들에 의해서 일어날 수 있다. 기저 상태(S1)에 채워질 수 있는 전자의 수는 한정되므로, 활성층(300)에 지속적으로 전류가 인가되더라도, 유도 방출이 더 이상 증가하지 않을 수 있다. 이에 따라, 입사광(IL)에 대한 증폭률도 특정 값 이상으로 커지지 않고 포화될 수 있다. 다시 말해. 활성층(300)은 특정 값 이상의 전류가 인가되는 경우에는 포화 이득을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7 , when incident light IL of a wavelength having the same energy as the band gap energy of the quantum dot pattern a3 in which the density inversion occurs is incident on the
도 8은 광 변조 소자에서 굴절률이 변화하는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.8 is a schematic diagram illustrating a process of changing a refractive index in a light modulation device.
도 8을 참조하면, 활성층(300)에 인가되는 전류의 크기가 증가하는 동안 양자점 패턴(a3) 및 우물층(a2)의 양자화된 복수 개의 스테이트에 전자가 채워질 수 있다. 양자점 패턴(a3)의 복수 개의 스테이트에 전자가 모두 채워진 이후에도, 전류가 활성층(300)에 지속적으로 인가되면, 우물층(a2)의 복수 개의 스테이트에 전자가 계속 채워지고, 활성층(300)의 굴절률이 변할 수 있다. 전술한 바와 같이, 활성층(300)의 이득은 특정 값 이상에서는 인가되는 전류 값이 증가하여도 더 이상 증가하지 않고 포화될 수 있지만, 활성층(300)의 이득이 포화된 상태에서도, 활성층(300)의 굴절률은 전류가 지속적으로 인가됨에 따라 계속 변화할 수 있다. 이처럼 활성층(300)에 전류를 인가함으로써 광의 이득과 위상이 독립적으로 제어될 수 있다.Referring to FIG. 8 , electrons may be filled in a plurality of quantized states of the quantum dot pattern a3 and the well layer a2 while the amount of current applied to the
본 개시는 광의 이득과 위상을 독립적으로 조절하는 투과형 광 변조 소자(10)를 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a transmissive
도 9 내지 도 12는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 광 변조 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 설명의 간결함을 위해 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용의 설명은 생략한다.9 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light modulation device described with reference to FIGS. 1 to 4 . For brevity of the description, descriptions of contents substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted.
도 9를 참조하면, 제1 콘택층(100) 상에 예비 제1 콘택 플러그 층(220P), 예비 제1 전하 주입층(230P), 예비 활성층(300P), 예비 제2 전하 주입층(410P), 예비 제2 콘택 플러그 층(430P), 및 예비 제2 콘택층(500P)이 형성될 수 있다. 예비 활성층(300P)은 예비 복수의 배리어 층들, 예비 복수의 우물층들, 및 예비 복수의 양자점 층들을 포함할 수 있다. 예비 제2 콘택층(500P)은 예비 제2 콘택 플러그 층(430P) 상에 차례로 적층되는 예비 저농도 도핑층(510P) 및 예비 고농도 도핑층(520P)을 포함할 수 있다. 제1 콘택층(100), 예비 제1 콘택 플러그 층(220P), 예비 제1 전하 주입층(230P), 예비 활성층(300P), 예비 제2 전하 주입층(410P), 예비 제2 콘택 플러그 층(430P), 및 예비 제2 콘택층(500P)은 각각 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 제1 콘택 플러그(220), 제1 전하 주입층(230), 활성층(300), 제2 전하 주입층(410), 제2 콘택 플러그(430), 및 제2 콘택층(500)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9 , a preliminary first
예비 제1 콘택 플러그 층(220P), 예비 제1 전하 주입층(230P), 예비 활성층(300P), 예비 제2 전하 주입층(410P), 예비 제2 콘택 플러그 층(430P), 및 예비 제2 콘택층(500P)은 제1 콘택층(100) 상에 차례로 각 층들이 포함하는 물질들을 증착하여 형성할 수 있다. 증착 공정은, 예를 들어, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD) 공정, 물리기상증착(Physical Vapor Deposition, 이하, PVD) 공정, 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, 이하, ALD) 공정을 포함할 수 있다. 또한, 예비 제1 콘택 플러그 층(220P), 예비 제1 전하 주입층(230P), 예비 활성층(300P), 예비 제2 전하 주입층(410P), 예비 제2 콘택 플러그 층(430P), 및 예비 제2 콘택층(500P)은 에피택시 성장 공정, 예를 들어, 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy, MBE) 공정 또는 금속 유기 화학 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 공정에 의해 형성될 수도 있다.First preliminary
도 10을 참조하면, 예비 제1 콘택 플러그 층(220P), 예비 제1 전하 주입층(230P), 예비 활성층(300P), 예비 제2 전하 주입층(410P), 예비 제2 콘택 플러그 층(430P), 및 예비 제2 콘택층(500P)은 예비 제2 콘택층(500P) 상에 제공되는 식각 마스크를 이용하는 이방성 식각 공정에 의해 제1 콘택층(100)이 노출될 때까지 패터닝될 수 있다. 식각 마스크는 식각 공정 동안 또는 식각 공정 후 제거될 수 있다. 패터닝 공정에 의해 제1 콘택층(100) 상에 제1 콘택 플러그(220), 제1 전하 주입층(230), 활성층(300), 제2 전하 주입층(410), 및 제2 콘택 플러그(430)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10 , a first preliminary
도 11을 참조하면, 제1 콘택 플러그(220) 및 제2 콘택 플러그(430)에 산화 공정이 수행되어, 제1 콘택 플러그(220)를 둘러싸는 제1 절연막(210) 및 제2 콘택 플러그(430)를 둘러싸는 제2 절연막(420)이 형성될 수 있다. 제1 콘택 플러그(220) 및 제2 콘택 플러그(430)가 Si 또는 AlGaAs을 포함하는 경우, 제1 절연막(210) 및 제2 절연막(420)은 SiOx 또는 AlOx를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , an oxidation process is performed on the
도 12를 참조하면, 제1 콘택층(100) 상에 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 패시베이션 막(110)이 형성될 수 있다. 패시베이션 막(110)은 도 9를 참조하여 설명된 패터닝 공정에 의해 노출된 제1 콘택층(100) 상에 전기 절연 물질(예를 들어, SiOx)을 증착하여 형성할 수 있다. 증착 공정은 예를 들어, 화학기상증착(CVD) 공정, 물리기상증착(PVD) 공정, 또는 원자층 증착(ALD) 공정을 포함할 수 있다. 또한, 패시베이션 막(110)은 에피택시 성장 공정, 예를 들어, 분자 빔 에피택시(MBE) 공정 또는 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 공정에 의해 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 12 , the
도 1을 다시 참조하면, 제2 콘택층(500) 상에 수행되는 증착 공정에 의해 전극(600)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 콘택층(500)의 도전형이 p형 또는 n형인 경우, 제2 콘택층(500) 상에 ITO 전극 또는 금(Au) 전극이 증착될 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the
도 13은 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용의 설명은 생략한다.13 is a cross-sectional view of a beam deflecting device according to an exemplary embodiment. For brevity of the description, descriptions of contents substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted.
도 13을 참조하면, 제1 콘택층(100), 복수의 나노 구조체들(ST), 제2 콘택층들(500), 패시베이션 막(110), 및 복수의 전극들(600)을 포함하는 빔 편향 장치(20)가 제공될 수 있다. 제1 콘택층(100)의 도전형은 n형일 수 있으며, 제1 콘택층(100)에 기준 전압(또는 접지 전압)이 인가될 수 있다.Referring to FIG. 13 , a beam including a
나노 구조체들(ST)은 제1 콘택층(100)의 상면(100u)에 평행한 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 나노 구조체들(ST)의 제1 콘택 플러그(220) 및 제1 전하 주입층(230)의 도전형은 n형일 수 있으며, 제2 전하 주입층(410) 및 제2 콘택 플러그(430)의 도전형은 p형일 수 있다. The nanostructures ST may be arranged in a first direction DR1 parallel to the
제2 콘택층들(500)은 나노 구조체들(ST) 상에 각각 제공될 수 있다. 제2 콘택층들(500) 각각은 차례로 적층되며 p형의 도전형을 갖는 저농도 도핑층 및 고농도 도핑층을 포함할 수 있다.The second contact layers 500 may be respectively provided on the nanostructures ST. Each of the second contact layers 500 may be sequentially stacked and include a lightly doped layer and a heavily doped layer having a p-type conductivity.
나노 구조체들(ST) 사이에 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 패시베이션 막(110)이 제공될 수 있다. The
전극들(600)은 제2 콘택층들(500) 및 패시베이션 막(110) 상에 제공될 수 있으며, 전극들(600) 각각은 제2 콘택층들(500) 중 일부에 대응할 수 있다. 전극들(600) 각각이 세 개의 제2 콘택층들(500)에 대응하는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 전극들(600) 각각과 대응하는 제2 콘택층들(500)의 개수는 필요에 따라 정해질 수 있다. 전극들(600)은 대응하는 제2 콘택층들(500)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전극들(600)은 대응하는 제2 콘택층들(500)의 고농도 도핑층들에 직접 접할 수 있다. 전극들(600)에는 서로 다른 전압들, 예를 들어, 제1 전압(V1), 제2 전압(V2), 및 제3 전압(V3)이 인가될 수 있다. The
빔 편향 장치(20)는 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)을 포함할 수 있다. 하나의 광 변조 그룹은 입사광(IL)에 대한 광 증폭 정도 및 위상 변조 정도가 서로 동일한 복수의 광 변조 소자들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 광 변조 그룹(G1), 제2 광 변조 그룹(G2), 및 제3 광 변조 그룹(G3)이 도시되었다. The
제1 콘택층(100) 상에 각 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)을 제어하는 제어 소자들(미도시), 예를 들어, 전극들(600)에 인가되는 전압을 제어하는 박막 트랜지스터들이 제공될 수 있다. 제어 소자들은 광 변조 그룹들 사이에 제공될 수 있다. Control elements (not shown) for controlling each of the light modulation groups G1 , G2 , and G3 on the
빔 편향 장치(20)에 입사하는 입사광(IL)은 서로 다른 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)에 제공되고 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)에 의해 서로 다르게 변조될 수 있다. 이에 따라 방출광(OL)은 서로 다른 위상들을 갖는 부분들을 포함하게 되어 입사광(IL)과 다른 방향으로 편향될 수 있다. The incident light IL incident on the
본 개시는 광의 이득 및 위상을 독립적으로 조절하는 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)을 포함하는 투과형 빔 편향 장치(20)를 제공할 수 있다.The present disclosure may provide a transmissive
도 14는 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 13을 참조하여 설명된 것과 동일한 내용은 생략한다.14 is a cross-sectional view of a semiconductor device including a beam deflector according to an exemplary embodiment. For brevity of description, the same content as that described with reference to FIG. 13 will be omitted.
도 14의 실시예는 도 13의 실시예에 추가하여 기판(1000)을 더 포함할 수 있다. 기판(1000)은 제1 콘택층(100)과 접하게 나노 구조체들(ST)의 반대편에 제공될 수 있으며, 빔 편향 장치(21)를 제어하는 반도체 장치층일 수 있다. 기판(1000)은 배선들, 전자 소자들, 및 절연막들을 포함할 수 있으며, 전자 소자들은 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)을 각각 제어할 수 있다. 기판(1000)은 제1 콘택층(100)을 성장시키기 위한 시드층을 포함할 수도 있다.The embodiment of FIG. 14 may further include the
도 15는 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 14를 참조하여 설명된 것과 동일한 내용은 생략한다.15 is a cross-sectional view of a semiconductor device including a beam deflector according to an exemplary embodiment. For brevity of description, the same content as that described with reference to FIG. 14 will be omitted.
도 15를 참조하면, 제1 콘택층들(102)은 기판(1000)의 상면에 평행한 제1 방향(DR1)을 따라 이격되어 배열될 수 있다. 제1 콘택층들(102) 각각은 도 1을 참조하여 설명된 제1 콘택층(100)과 실질적으로 동일할 수 있다.Referring to FIG. 15 , the first contact layers 102 may be arranged to be spaced apart from each other in a first direction DR1 parallel to the upper surface of the
각각의 제1 콘택층들(102) 상에 나노 구조체들(ST) 중 일부가 제공될 수 있다. 도 15는 하나의 제1 콘택층(102) 상에 세 개의 나노 구조체들(ST)이 제공되는 예를 도시하였으나, 이는 예시적인 것이다.Some of the nanostructures ST may be provided on each of the first contact layers 102 . 15 illustrates an example in which three nanostructures ST are provided on one
패시베이션 막(110)은 나노 구조체들(ST) 사이에 제공될 수 있으며, 제1 콘택층들(102) 사이의 영역을 채울 수 있다. 패시베이션 막(110)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 패시베이션 막(110)과 실질적으로 동일할 수 있다.The
전극(602)은 제2 콘택층들(500) 및 패시베이션 막(110) 상에 제공될 수 있으며, 제2 콘택층들(500) 전부에 대응할 수 있다. 전극(602)은 n형 전극, 예를 들어, 금(Au) 전극일 수 있다. 전극(602)은 제2 콘택층들(500)에 전기적으로 연결될 수 있고, 예를 들어, 제2 콘택층들(500)의 고농도 도핑층들에 직접 접할 수 있다.The
전극(602)에 기준 전압(또는 접지 전압)이 인가될 수 있다. 제1 콘택층들(102)에 서로 다른 전압들, 예를 들어, 도 13을 참조하여 설명된 제1 내지 제3 전압들(V1, V2, V3)이 인가될 수 있다. 따라서, 빔 편향 장치(22)의 광 변조 그룹들(G1, G2, G3)은 제1 콘택층들(102)에 의해 각각 정의될 수 있다. A reference voltage (or ground voltage) may be applied to the
도 16은 다른 예시적인 실시예에 따른 광 변조 소자의 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 동일한 내용은 생략한다.16 is a cross-sectional view of a light modulation device according to another exemplary embodiment. For brevity of description, the same content as those described with reference to FIGS. 1 to 4 will be omitted.
도 16의 실시예는 도 1의 실시예에 추가하여, 기판(1000)과 반사층(2000)을 더 포함한다. 기판(1000)은 광 변조 소자(11)를 제어하는 반도체 장치층으로, 배선들, 전자 소자들, 및 절연막들을 포함하는 층일 수 있다.The embodiment of FIG. 16 further includes a
반사층(2000)은 제1 콘택층(100)과 접하게 나노 구조체(ST)의 반대편에 제공될 수 있다. 반사층(2000)은 교대로 적층되는 복수의 저굴절률 층들 및 복수의 고굴절률 층들을 포함하는 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector)를 포함할 수 있다. 분산 브래그 반사기에 입사하는 광은 저굴절률 층들과 고굴절률 층들의 경계들에서 반사될 수 있다. 저굴절률 층들의 두께들과 고굴절률 층들의 두께들은 반사 광들 사이에 보강 간섭이 일어나도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 반사층(2000)은 교대로 적층되는 복수의 AlAs층들 및 복수의 Al0.5Ga0.5As층들을 포함하거나, 교대로 적층되는 복수의 Al0.9Ga0.1As층들 및 Al0.3Ga0.7As층들을 포함할 수 있다. The
도 17은 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 장치를 포함하는 반도체 장치의 단면도이다. 17 is a cross-sectional view of a semiconductor device including a beam deflecting device according to an exemplary embodiment.
도 18은 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.18 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device according to an exemplary embodiment.
도 18을 참조하면, 전자 장치(3000)는 피사체(OBJ)를 향해 광을 조사하는 조명 장치(3100), 피사체(OBJ)로부터 반사된 광을 수광하는 센서(3300) 및 센서(3300)에서 수광한 광으로부터 피사체(OBJ)에 대한 정보 획득을 위한 연산을 수행하는 프로세서(3200)를 포함할 수 있다. 전자 장치(3000)는 또한, 프로세서(3200)의 실행을 위한 코드나 데이터가 저장되는 메모리(3400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18 , the
조명 장치(3100)는 광원(3120), 빔 편향 장치(3110)를 포함할 수 있다. 광원(3120)은 피사체(OBJ)를 스캐닝 하기 위한 소스 광, 예를 들어, 펄스 레이저를 발생시킬 수 있다. 빔 편향 장치(3110)는 광원(3120)으로부터의 광의 진행 방향을 바꾸어 피사체(OBJ)를 조명하는 것으로, 도 13, 도 14, 도 15, 및 도 17의 빔 편향 장치들(20, 21, 22, 23) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The
조명 장치(3100)와 피사체(OBJ) 사이에는 조명 장치(3100)로부터의 광이 피사체(OBJ)를 향하도록 방향을 조절하거나, 또는 추가적인 변조를 위한 광학 소자들이 더 배치될 수도 있다.Between the
센서(3300)는 피사체(OBJ)에 의해 반사된 광(Lr)을 센싱할 수 있으며, 광 검출 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 센서(3300)는 피사체(OBJ)로부터 반사된 광을 파장별로 분석하기 위한 분광 소자를 더 포함할 수도 있다. The sensor 3300 may sense the light L r reflected by the subject OBJ, and may include an array of light detection elements. The
프로세서(3200)는 센서(3300)에서 수광한 광으로부터 피사체(OBJ)에 대한 정보 획득을 위한 연산을 수행할 수 있으며, 전자 장치(3000) 전체의 처리 및 제어를 총괄할 수 있다. 프로세서(3200)는 피사체(OBJ)에 대한 정보, 예를 들어, 2차원 또는 3차원 영상 정보를 획득 및 처리할 수 있다. 프로세서(3200)는 그 외에도 조명 장치(3100)에 구비된 광원 구동이나 센서(3300)의 동작 등을 전반적으로 제어할 수 있으며, 예를 들어, 조명 장치(3100)에 포함된 광 변조 소자에 인가되는 전류의 값을 연산할 수 있다. 프로세서(3200)는 또한, 피사체(OBJ)로부터 획득한 정보에 근거하여 사용자 인증 등의 여부를 판단할 수 있고, 기타, 다른 어플리케이션을 실행할 수도 있다.The
메모리(3400)에는 프로세서(3200)에서의 실행을 위한 코드가 저장될 수 있다. 메모리(3400)에는 이외에도, 전자 장치(3000)가 실행하는 다양한 실행 모듈들, 이를 위한 데이터들, 예를 들어, 프로세서(3200)가 피사체(OBJ)의 정보 획득을 위한 연산에 사용되는 프로그램 코드 및 피사체(OBJ)의 정보를 활용하여 실행할 수 있는 어플리케이션 모듈 등의 코드가 저장될 수 있다. 또한, 전자 장치(3000)에 추가적으로 구비될 수 있는 장치, 이를 구동하기 위한 프로그램으로, 통신 모듈, 카메라 모듈, 동영상 재생 모듈, 오디오 재생 모듈 등이 더 저장될 수 있다. Code for execution by the
프로세서(3200)에서의 연산 결과, 즉, 피사체(OBJ)의 형상, 위치에 대한 정보는 필요에 따라 다른 기기나 유닛으로 전송될 수도 있다. 예를 들어, 피사체(OBJ)에 대한 정보를 사용하는 다른 전자 기기 또는 유닛(예를 들어, 디스플레이 장치, 프린터, 스마트폰, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 다양한 웨어러블(wearable) 기기, 또는 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치)의 제어부에 피사체(OBJ)에 대한 정보가 전송될 수 있다.메모리(3400)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등이 될 수 있다.The operation result of the
전자 장치(3000)는, 예를 들어, 휴대용 이동 통신 기기, 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치, 무인자동차, 자율주행차, 로봇, 드론 등과 같은 자율 구동 기기, 또는 사물 인터넷 기기일 수 있다.The
이상의 설명은 본 개시의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 본 개시의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 수정 및 변경이 가능함은 명백하다. The above description provides examples for explaining the technical idea of the present disclosure. The technical spirit of the present disclosure is not limited to the above embodiments, and it is clear that various modifications and changes are possible by those skilled in the art.
100, 102: 제1 콘택층
110: 패시베이션 막
210: 제1 절연막
220: 제1 콘택 플러그
230: 제1 전하 주입층
300: 활성층
310: 배리어 층
320: 양자점 패턴
322: 연결막
330: 우물층
410: 제2 전하 주입층
420: 제2 절연막
430: 제2 콘택 플러그
500: 제2 콘택층
600: 전극
100, 102: first contact layer 110: passivation film
210: first insulating layer 220: first contact plug
230: first charge injection layer 300: active layer
310: barrier layer 320: quantum dot pattern
322: connecting film 330: well layer
410: second charge injection layer 420: second insulating film
430: second contact plug 500: second contact layer
600: electrode
Claims (34)
제2 콘택층;
상기 제1 콘택층과 상기 제2 콘택층 사이에 제공되는 활성층;
상기 제1 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제1 콘택 플러그; 및
상기 제2 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제2 콘택 플러그;를 포함하되,
상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그 중 적어도 하나의 폭은 상기 활성층의 폭보다 작은 광 변조 소자.a first contact layer;
a second contact layer;
an active layer provided between the first contact layer and the second contact layer;
a first contact plug provided between the first contact layer and the active layer; and
a second contact plug provided between the second contact layer and the active layer;
A width of at least one of the first contact plug and the second contact plug is smaller than a width of the active layer.
상기 활성층은, 상기 제1 콘택층의 상면에 수직한 방향으로 따라 적층되는 복수의 양자점 층들 및 상기 복수의 양자점 층들 상에 각각 제공되는 복수의 우물층들을 포함하고,
상기 활성층의 폭은 상기 활성층에 입사하는 광의 파장보다 작으며,
상기 복수의 양자점 층들의 밴드갭 에너지는 상기 복수의 우물층들의 밴드갭 에너지보다 작은 광 변조 소자.The method of claim 1,
The active layer includes a plurality of quantum dot layers stacked in a direction perpendicular to an upper surface of the first contact layer, and a plurality of well layers respectively provided on the plurality of quantum dot layers,
The width of the active layer is smaller than the wavelength of light incident on the active layer,
A bandgap energy of the plurality of quantum dot layers is less than a bandgap energy of the plurality of well layers.
상기 제1 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제1 절연막; 및
상기 제2 콘택층과 상기 활성층 사이에 제공되는 제2 절연막;을 더 포함하되,
상기 제1 절연막은 상기 제1 콘택 플러그의 측면을 덮고,
상기 제2 절연막은 상기 제2 콘택 플러그의 측면을 덮는 광 변조 소자.The method of claim 1,
a first insulating layer provided between the first contact layer and the active layer; and
a second insulating film provided between the second contact layer and the active layer;
the first insulating layer covers a side surface of the first contact plug;
The second insulating layer covers a side surface of the second contact plug.
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막은 각각 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그보다 작은 굴절률을 갖는 광 변조 소자.4. The method of claim 3,
The first insulating layer and the second insulating layer have refractive indices smaller than those of the first contact plug and the second contact plug, respectively.
상기 제1 콘택층 상에 제공되는 패시베이션 막;을 더 포함하되,
상기 패시베이션 막은 상기 제1 콘택층, 상기 제1 절연막, 상기 활성층, 상기 제2 절연막, 및 상기 제2 콘택층의 측면들을 덮는 광 변조 소자.4. The method of claim 3,
A passivation film provided on the first contact layer; further comprising
The passivation layer may cover side surfaces of the first contact layer, the first insulating layer, the active layer, the second insulating layer, and the second contact layer.
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막은 제1 산화물을 포함하고,
상기 패시베이션 막은 상기 제1 산화물과 다른 전기 절연 물질을 포함하는 광 변조 소자.6. The method of claim 5,
The first insulating film and the second insulating film include a first oxide,
and the passivation layer includes an electrically insulating material different from the first oxide.
상기 활성층과 상기 제1 콘택 플러그 사이에 제공되는 제1 전하 주입층; 및
상기 활성층과 상기 제2 콘택 플러그 사이에 제공되는 제2 전하 주입층;을 더 포함하되,
상기 제1 전하 주입층 및 상기 제2 전하 주입층의 각각은 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그의 각각보다 큰 폭을 갖는 광 변조 소자.The method of claim 1,
a first charge injection layer provided between the active layer and the first contact plug; and
a second charge injection layer provided between the active layer and the second contact plug;
Each of the first charge injection layer and the second charge injection layer has a width greater than that of each of the first contact plug and the second contact plug.
상기 제1 콘택층 및 상기 제1 전하 주입층은 제1 도전형의 GaAs를 포함하고,
상기 제2 콘택층 및 상기 제2 전하 주입층은 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 GaAs를 포함하며,
상기 제1 콘택 플러그는 상기 제1 도전형의 AlGaAs를 포함하고,
상기 제2 콘택 플러그는 상기 제2 도전형의 AlGaAs를 포함하는 광 변조 소자.8. The method of claim 7,
The first contact layer and the first charge injection layer include GaAs of a first conductivity type;
the second contact layer and the second charge injection layer include GaAs of a second conductivity type different from the first conductivity type;
the first contact plug includes AlGaAs of the first conductivity type;
and the second contact plug includes AlGaAs of the second conductivity type.
상기 제1 콘택층, 상기 제1 콘택 플러그, 및 상기 제1 전하 주입층은 제1 도전형의 Si을 포함하고,
상기 제2 콘택층, 상기 제2 콘택 플러그, 및 상기 제2 전하 주입층은 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 Si을 포함하며,
상기 활성층은 진성 Si를 포함하고,
상기 복수의 양자점 층들은 Ge를 포함하는 광 변조 소자.8. The method of claim 7,
the first contact layer, the first contact plug, and the first charge injection layer include Si of a first conductivity type;
the second contact layer, the second contact plug, and the second charge injection layer include Si of a second conductivity type different from the first conductivity type;
The active layer comprises intrinsic Si,
The plurality of quantum dot layers include Ge.
상기 제1 콘택층, 상기 제1 콘택 플러그, 및 상기 제1 전하 주입층의 도전형들은 n형이고,
상기 제2 콘택층, 상기 제2 콘택 플러그, 및 상기 제2 전하 주입층의 도전형들은 p형이며,
상기 활성층은 진성이고,
상기 제1 콘택층의 폭은 상기 제2 콘택층의 폭보다 큰 광 변조 소자.8. The method of claim 7,
Conductivity types of the first contact layer, the first contact plug, and the first charge injection layer are n-type;
Conductivity types of the second contact layer, the second contact plug, and the second charge injection layer are p-type;
the active layer is intrinsic,
A width of the first contact layer is greater than a width of the second contact layer.
상기 제2 콘택층 상에 제공되는 p형 전극을 더 포함하는 광 변조 소자.11. The method of claim 10,
The light modulation device further comprising a p-type electrode provided on the second contact layer.
상기 제1 콘택층, 상기 제1 콘택 플러그, 및 상기 제1 전하 주입층의 도전형들은 p형이고,
상기 제2 콘택층, 상기 제2 콘택 플러그, 및 상기 제2 전하 주입층의 도전형들은 n형이며,
상기 활성층은 진성이고,
상기 제1 콘택층의 폭은 상기 제2 콘택층의 폭보다 큰 광 변조 소자.8. The method of claim 7,
Conductivity types of the first contact layer, the first contact plug, and the first charge injection layer are p-type;
Conductivity types of the second contact layer, the second contact plug, and the second charge injection layer are n-type;
the active layer is intrinsic,
A width of the first contact layer is greater than a width of the second contact layer.
상기 제2 콘택층 상에 제공되는 n형 전극을 더 포함하는 광 변조 소자.8. The method of claim 7,
The light modulation device further comprising an n-type electrode provided on the second contact layer.
상기 복수의 양자점 층들의 각각은 복수의 양자점 패턴들을 포함하는 광 변조 소자.The method of claim 1,
Each of the plurality of quantum dot layers is a light modulation device including a plurality of quantum dot patterns.
상기 활성층은, 복수의 배리어 층들을 더 포함하되,
상기 복수의 양자점 층들과 상기 복수의 우물층들 중 서로 바로 인접한 양자점 층과 우물층은, 상기 복수의 배리어 층들 중 서로 바로 인접한 한 쌍의 배리어 층들 사이에 배치되는 광 변조 소자.The method of claim 1,
The active layer further comprises a plurality of barrier layers,
The quantum dot layer and the well layer immediately adjacent to each other among the plurality of quantum dot layers and the plurality of well layers are disposed between a pair of barrier layers immediately adjacent to each other among the plurality of barrier layers.
상기 복수의 양자점 층들은 진성 InAs를 포함하고,
상기 복수의 우물층들은 진성 InGaAs를 포함하며,
상기 복수의 배리어 층들은 진성 GaAs를 포함하는 광 변조 소자.16. The method of claim 15,
wherein the plurality of quantum dot layers include intrinsic InAs;
wherein the plurality of well layers include intrinsic InGaAs;
wherein the plurality of barrier layers include intrinsic GaAs.
상기 제2 콘택층은:
고농도 도핑층; 및
상기 고농도 도핑층과 상기 제2 콘택 플러그 사이에 제공되는 저농도 도핑층;을 포함하되,
상기 고농도 도핑층과 상기 저농도 도핑층은 동일한 도전형을 가지고,
상기 고농도 도핑층의 도핑 농도는 상기 저농도 도핑층의 도핑 농도보다 높은 광 변조 소자.The method of claim 1,
The second contact layer includes:
heavily doped layer; and
a lightly doped layer provided between the heavily doped layer and the second contact plug;
The heavily doped layer and the lightly doped layer have the same conductivity type,
A doping concentration of the heavily doped layer is higher than that of the lightly doped layer.
상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 콘택 플러그의 반대편에 제공되는 기판; 및
상기 기판과 상기 제1 콘택층 사이에 제공되는 반사층;을 더 포함하는 광 변조 소자.The method of claim 1,
a substrate provided opposite to the first contact plug with respect to the first contact layer; and
and a reflective layer provided between the substrate and the first contact layer.
상기 반사층은, 교대로 적층되는 복수의 저굴절률층들 및 복수의 고굴절률층들을 포함하는 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector, DBR)를 포함하는 광 변조 소자.19. The method of claim 18,
The reflective layer includes a distributed Bragg reflector (DBR) including a plurality of low-refractive-index layers and a plurality of high-refractive-index layers that are alternately stacked.
제2 광 변조 소자;를 포함하되,
상기 제1 및 제2 광 변조 소자들 각각은, 제1 콘택층, 상기 제1 콘택층 상에 제공되는 복수의 나노 구조체들, 및 상기 복수의 나노 구조체들 상에 각각 제공되는 복수의 제2 콘택층들을 포함하고,
상기 복수의 나노 구조체들 각각은, 제1 콘택 플러그, 상기 제1 콘택 플러그 상에 제공되는 활성층, 및 상기 활성층 상에 제공되는 제2 콘택 플러그를 포함하고,
상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그 중 적어도 하나의 폭은 상기 활성층의 폭보다 작은 빔 편향 장치.a first light modulation element; and
a second light modulation device; including,
Each of the first and second light modulation devices includes a first contact layer, a plurality of nanostructures provided on the first contact layer, and a plurality of second contacts respectively provided on the plurality of nanostructures. including layers,
Each of the plurality of nanostructures includes a first contact plug, an active layer provided on the first contact plug, and a second contact plug provided on the active layer,
A width of at least one of the first contact plug and the second contact plug is smaller than a width of the active layer.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 기준 전압이 인가되고,
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제2 콘택층에 제1 전압이 인가되고,
상기 제2 광 변조 소자의 상기 제2 콘택층에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
a reference voltage is applied to the first contact layer of the first light modulation element and the first contact layer of the second light modulation element;
a first voltage is applied to the second contact layer of the first light modulation device;
and a second voltage different from the first voltage is applied to the second contact layer of the second light modulation device.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층은 서로 연결되는 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
The first contact layer of the first light modulation element and the first contact layer of the second light modulation element are connected to each other.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 반대편에 제공되는 기판;을 더 포함하되,
상기 기판은 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 상으로 연장하는 빔 편향 장치.23. The method of claim 22,
Further comprising; a substrate provided on the opposite side of the plurality of nanostructures of the first light modulation device with respect to the first contact layer of the first light modulation device;
and the substrate extends onto the first contact layer of the second light modulation element.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층은 서로 이격되는 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
The first contact layer of the first light modulation element and the first contact layer of the second light modulation element are spaced apart from each other.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 반대편에 제공되는 기판;을 더 포함하되,
상기 기판은 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 상으로 연장하는 빔 편향 장치.25. The method of claim 24,
Further comprising; a substrate provided on the opposite side of the plurality of nanostructures of the first light modulation device with respect to the first contact layer of the first light modulation device;
and the substrate extends onto the first contact layer of the second light modulation element.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 제2 콘택층들과 상기 제2 광 변조 소자의 상기 복수의 제2 콘택층들에 기준 전압이 인가되고,
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 제1 전압이 인가되고,
상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 빔 편향 장치.25. The method of claim 24,
a reference voltage is applied to the plurality of second contact layers of the first light modulation device and the plurality of second contact layers of the second light modulation device;
a first voltage is applied to the first contact layer of the first light modulation device;
A second voltage different from the first voltage is applied to the first contact layer of the second light modulation device.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 각각은:
상기 복수의 제2 콘택층들 상에 제공되는 전극을 더 포함하고,
상기 전극은 상기 복수의 제2 콘택층들에 전기적으로 연결되는 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
Each of the first light modulation element and the second light modulation element comprises:
Further comprising an electrode provided on the plurality of second contact layers,
wherein the electrode is electrically connected to the plurality of second contact layers.
상기 활성층은, 제1 콘택층의 상면에 수직한 방향으로 따라 적층되는 복수의 양자점 층들 및 상기 복수의 양자점 층들 상에 각각 제공되는 복수의 우물층들을 포함하고,
상기 활성층의 폭은 상기 나노 구조체들에 입사하는 광의 파장보다 작으며,
상기 복수의 양자점 층들의 밴드갭 에너지는 상기 복수의 우물층들의 밴드갭 에너지보다 작은 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
The active layer includes a plurality of quantum dot layers stacked in a direction perpendicular to an upper surface of the first contact layer and a plurality of well layers respectively provided on the plurality of quantum dot layers,
The width of the active layer is smaller than the wavelength of light incident on the nanostructures,
a bandgap energy of the plurality of quantum dot layers is less than a bandgap energy of the plurality of well layers.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들 각각은:
상기 제1 콘택 플러그를 둘러싸는 제1 절연막;
상기 제2 콘택 플러그를 둘러싸는 제2 절연막;을 더 포함하는 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
Each of the plurality of nanostructures of the first light modulation device and the second light modulation device includes:
a first insulating layer surrounding the first contact plug;
and a second insulating layer surrounding the second contact plug.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자 각각은:
상기 제1 콘택층 상에 제공되는 패시베이션 막;을 더 포함하되,
상기 패시베이션 막은 상기 나노 구조체들의 측면들을 덮는 빔 편향 장치.30. The method of claim 29,
Each of the first light modulation element and the second light modulation element comprises:
A passivation film provided on the first contact layer; further comprising
The passivation layer is a beam deflector that covers side surfaces of the nanostructures.
상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층에 대해 상기 제1 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들의 반대편에 제공되는 기판; 및
상기 기판과 상기 제1 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 사이에 제공되는 반사층을 더 포함하되,
상기 기판 및 상기 반사층은 상기 제2 광 변조 소자의 상기 제1 콘택층 상으로 연장하는 빔 편향 장치.31. The method of claim 30,
a substrate provided opposite to the plurality of nanostructures of the first light modulation device with respect to the first contact layer of the first light modulation device; and
a reflective layer provided between the substrate and the first contact layer of the first light modulation device;
and the substrate and the reflective layer extend onto the first contact layer of the second light modulation element.
상기 반사층은, 교대로 적층되는 복수의 저굴절률층들 및 복수의 고굴절률층들을 포함하는 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector)를 포함하는 빔 편향 장치.32. The method of claim 31,
The reflective layer includes a distributed Bragg reflector including a plurality of low-refractive-index layers and a plurality of high-refractive-index layers that are alternately stacked.
상기 제1 광 변조 소자 및 상기 제2 광 변조 소자의 상기 복수의 나노 구조체들 각각은:
상기 활성층과 상기 제1 콘택 플러그 사이에 제공되는 제1 전하 주입층; 및
상기 활성층과 상기 제2 콘택 플러그 사이에 제공되는 제2 전하 주입층;을 더 포함하되,
상기 제1 전하 주입층 및 상기 제2 전하 주입층 각각은 상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그의 각각보다 큰 폭을 갖는 빔 편향 장치.21. The method of claim 20,
Each of the plurality of nanostructures of the first light modulation device and the second light modulation device includes:
a first charge injection layer provided between the active layer and the first contact plug; and
a second charge injection layer provided between the active layer and the second contact plug;
Each of the first charge injection layer and the second charge injection layer has a width greater than a width of each of the first contact plug and the second contact plug.
상기 광원으로부터 입사된 광의 진행 방향을 조절하여, 상기 광이 피사체로 향하도록 하는 빔 편향 장치;
상기 피사체로부터의 반사된 광을 수신하는 센서; 및
상기 센서가 수신한 광을 분석하는 프로세서;를 포함하되,
상기 빔 편향 장치는, 제1 광 변조 소자, 및 제2 광 변조 소자를 포함하고,
상기 제1 및 제2 광 변조 소자들 각각은, 제1 콘택층, 상기 제1 콘택층 상에 제공되는 복수의 나노 구조체들, 및 상기 복수의 나노 구조체들 상에 각각 제공되는 복수의 제2 콘택층들을 포함하고,
상기 복수의 나노 구조체들 각각은, 제1 콘택 플러그, 상기 제1 콘택 플러그 상에 제공되는 활성층, 및 상기 활성층 상에 제공되는 제2 콘택 플러그를 포함하고,
상기 제1 콘택 플러그 및 상기 제2 콘택 플러그 중 적어도 하나의 폭은 상기 활성층의 폭보다 작은 전자 장치.light source;
a beam deflector for controlling a propagation direction of the light incident from the light source to direct the light toward a subject;
a sensor for receiving the reflected light from the subject; and
A processor that analyzes the light received by the sensor; including,
The beam deflecting device includes a first light modulation element and a second light modulation element,
Each of the first and second light modulation devices includes a first contact layer, a plurality of nanostructures provided on the first contact layer, and a plurality of second contacts respectively provided on the plurality of nanostructures. including layers,
Each of the plurality of nanostructures includes a first contact plug, an active layer provided on the first contact plug, and a second contact plug provided on the active layer,
A width of at least one of the first contact plug and the second contact plug is smaller than a width of the active layer.
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