KR900006923B1 - 지붕형 반사기를 갖는 반도체 레이저 구조 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

지붕형 반사기를 갖는 반도체 레이저 구조

제1도는 종래의 띠모양(sttripe-geomtry)반도체 레이저 구조도.

제2도는 본 발명의 일실시 지붕형 반사기를 갖는 떠모양 반도체 레이저 구조도.

제3도는 본 발명의 다른 실시 지붕헝 반사기를 갖는 떠모양 반도체 레이서 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : n형 GaAs 기판 2 : Au-Ge/Ni금속층

3 : n형 AlGaAs 결정성장층 4 : P형 GaAs 결정성장층

5 : P형AlGaAs결정성장층 6 : P형GaAs결정성장층

7 : SiO₂의 산화막 8 : Cr/Au 금속층

9 : 띠모양전류통로 10,11 : 결정면

12 : 지붕형반사기

본 밭명은 띠모양(stripe-geometry)반도체 레이저 구조에 관한 것으로, 특히 광전집적회로에 적합하게 한 지붕형 반사기를 갖는 반도체 레이저 구조에 관한 것이다.

종래의 띠모양 반도체 레이저 구조는 제1도에 도시한 바와같이 n형 GaAs 기판(1)위에 n형 alFaAs 결정성장층(3) 및 p형 GaAs 결정성장층(4), p형 AlGaAs 결정성장층, (5) P형 GaAs 결정성장층(6)에 순차적으로 형성되고, 그 P형 GaAs 결정성장층(6)위에 S1O₂의 산화막(7)이 형성되며. 그 그 산화막(7)에 띠모양 전류통로(9)를 두고 Cr/Au 금속층(8)이 형성됨과 아울러 상기 n형 GaAs 기판(1)저면에에 저항성접촉을 위한 Au-Ge/Ni 금속층(2)이 형성된 구조로 되어 있다. 여기서, 띠모양전류통로(9)는 Cr/Au 금속층(8)과 P형 GaAs 결정성장층(4)이 서로 접하도록 되어 P헝의 저항성 접촉을 헝성하고 있다.

이와같이 구성된 종래의 떠모양 반도체 레이저 구조에 있어서, Cr/Au 금속층(8) 고전압을 인가하고 Au-Ge/Ni 금속층(2)에 저전압을 인가하면 띠모양 전류통로(9)를 통해서만 전류가 흐르게 된다. 즉 산화막(7)은 절연체이므로 띠모양전류통로(9)를 통해서만 전류가 흐르게 되고, 이때 P형 GaAs 결정성장층(4)에서 빛이 발생된다.

이와같이 발생된 빛은 이형접합구조에 의해 수직모드를 형성하고 띠모양전류통로(9)에 의해 수평모드를 형성하여 그 띠방향을 따라 전파하게 된다. 그리고, 제1도의 설명중 미설명 부호 설명 10,11은 절단된 결정면으로서 그 양 결정면(10),(11)에서 빛을 반사하여 궤환(feed-back)시키지 되고. 그 양 결정면(10),(11)은 공명기를 헝성하여 반도체 레이저를 구성한다. 광전집적회로는 상기 띠모양전류통로(9)을 제외한 양 결정면(10),(11)사이에 다른 광소자 또는 전자소자를 제작한 것을 의미한다. 그러나, 반도체 레이저의 적당한 길이는 200-300μm이고, 다른소자의 크기도 외부연결을 위한 패드를 고려하면 그와 비슷하므로 집적할 수있는 소자의 수는 크게 제약을 받게된다.

한편, 상기 양 결정면(10),(11)은 반도체가 결정방향[011]또는 [011]에 따라 잘 잘린다는 성질을 이용하여 얻고 있다. 즉, 수술용 칼끝으로 반도체에 약한 힘을 가하면 상기 방향에 수직한 결정면이 나타나면서 깨진다. 이와같이 하여 2500-300μm 길이의 반도체 레이저 제작이 가능하게 된다.

그러나, 이러한 길이의 반도체 레이저는 종모드간 간격이 좁아(수 A)단일파장의 반도체 레이저 제작이어렵게 되고, 또 종모드간의 간격은 레이저 길이에 역비례하므로 넓은 모드간격을 얻기 위해서는 100μm이하로 짧게 잘라야 한다. 그러나, 그와같이 작은 레이저의 제작은 매우 어렵게 되므로 상기 반도체 레이저는 작은 공명거레이저의 제작이 부적합한 구조이다. 또한, 양 결정면(10),(11)으로 부터 레이저 빔이 나오게 되지만 보통 한쪽의 레이저 빔만 사용하게 되는 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해결하기 위하여, 한쪽 반사면은 비동방성 화학적 식각에 의해 지붕형반사기로 형성하여 작은 공명기 제작이 용이하고 단파장 레이저 제작이 용이한 레이저 구조를 창안한 것으로, 이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 븐 발명의 일실시 지붕형 반사기를 갖는 띠모양 반도체 레이저 구조도로서 이에 도시한 바와같이, n형 GaAs기판(1)위에 n형 AlGaAs 결정성장층(3) 및 P형 GaAs 결징성장층(4), P형 AlGaAs 결정성장층(5), P형 GaAs 결정성장층(6), SiO₂의 산화막(7)이 순차척으로 형성되고, 그 산 화막(7)위에 띠모양전류통로(9)를 두고 Cr/Au 금속층(8)이 형성됨과 아울러 상기 n형 GaAs 기판(1)저면에 저항성 접촉을 위한 Au-Ge/Ni 금속층(2)이 형성된 띠모양 반도체 레이저 구조에 있어서, 상기 띠모양전류통로(9)의 소정부위를 비등방성 화학적 식각공정에 의해 식각하여 지붕형반사기(12)를 형성한 것으로, 여기서 비등방성 화학적 식각이란 반도체를 화학적으로 식각할때 결정방향에 따라 식각속도가 다르게 되어 식각후에 졀정면이 나타나는 반도체 공정중의 하나이다. 이와같이 지붕형반사기(12)를 비등방성 화학적 식각에 의해 제작하면[001]면들이 나타나게 되어 거의 완전한 직각 프리즘 구조를 얻을 수 있게된다. 따라서, 지붕형반사기(12)의 모양과 반사원리는 직각프리즘과 같다. 직각프리즘은 그의 밑면에 수직으로 빛이 입사될 때 그 빛이 직각을 낀 양 빗면에서 두번의 전반사를 일으켜 입사된 방향과 정반대 방향으로 되반사된다. 여기서, 전반사는 빛의 굴질율이 큰 물질에서 굴절율이 작은 물질로 입사해 일어나는 현상으로, 임계각보다 큰 입사각에서는 굴절율이 작은 물질로 투과하지 못하고 큰굴절율의 물질안으로 ]00%되 반사되는 현상이다. 결국, 지붕형반사기(12)도 상기 직각프리증과 같은 두번의 전반사로 인하여 에너지 손실이 전혀없이 반사작용하게 된다.

제3도는 본 발명의 다른실시 지붕형 반사기를 갖는 띠모양 반도세 레이저 구조도로서 이에 도시한 바와같이 상기 제2도와 차이가 있다면 띠모양전류통로(9)를 보다 넓게형성하고, 지붕형반사기(13)를 어레이형태로 다수개 힝성한 것이다. 이와같이 지붕형반사기(13)를 어레이형태로 배열하면 각 필라멘트를 고정시켜주어 빔(kam)의 안정화와 복사특성의 향상이 이루어질 수 있게된다.

이상에서 상세히 실명한 바와같이 본 발명은 띠모양을 하고 있고, 지붕형반사기가 반사을이 높은 평판반사기 역할을 하지 때문애 종래의 띠모양 반도체 레이저와 유사한 전기적, 광학적 특성을 갖게되고, 이에따라 종래의 레이저와 상호 교환사용이 쉽게되고, 또한, 지붕형반사기의 반사는 에너지 손실이 없는 두번의 전반사에 의하기 때문에 이론상 반사율 1.0(l00%)의 값을 갖게되고, 이 값은 절단된 결정면에서의 값 0.32보다 매우 높게된다. 또한, 지붕형 반사기의 제작이 비등방성 화학적 식각에 의하기 매문에 공정이 간단하고 저렴하며 수율(yield)이 높게되며, 또 두만지기중 한쪽은 자르지 않고 화학적 식각에 의해 제작하기 때문에 반사기 위치를 자유로이 선택할 수 있고, 이에 따라 작은 공영기 제작이 용이하여 단파장 레이저 제작이 수윌하게 된다.

또한, 이상에 설명한 특징에 의하어 동작개시 전류가 낮게되어 열발생이 적게되고 많은 여유면적을 제공하므로 광전집적회로 제작에 적합하게 된다. 또한. 반사기가 어레이 형태로 배열된 경우에는 필라멘테이션(filamentaion)의 유도와 안정화를 꾀하여 복사특징의 향상이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. n형 GaAs 기판(l)위에 n형 AlGaAs 결정성장층(1) 및 P형 GaAs 결정성장층(4), P형 A1GaAs 결정성장층(5), P형 GaAs 결정성장층(6). SiO₂의 산학막(7)이 순차적으로 형성되고, 그 산화막(7)위에 띠모양 전류통로(9)를 두고 Cr/Au 금속층(8)이 형성됨과 아울러 상기 n형 GaAs 기판(1)저면에 저항성 접촉을 위한 Au-Ge/Ni 금속층(2)이 형성된 띠모양 반도체 레이저 구조에 있어서, 일측의 반사면 절만면 결정면(10)으로 형성하고. 타측의 반사면은 상기 띠모양선류통로(9)의 소정곡위를 이등방성 화학걱 식각공정에 의해 식각하여 지붕형반사기(12)로 형성함을 특징으로 하는 지붕힝 반사를 갖는 반도체 레이져 구조
2. 제1항에 있어서, 지붕형반사기(12)를 어레이 형태로 다수개 형성함을 특징으로 하는 지붕형 반사기를 갖는 반도체 레이저 구조.

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