KR960016180B1 - 화합물 반도체 레이저 다이오드 - Google Patents

화합물 반도체 레이저 다이오드 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

화합물 반도체 레이저 다이오드
제1도는 종래 화합물 반도체 레이저 다이오드를 설명하기 위한 단면도.
제2도는 본 발명 화합물 반도체 레이저 다이오드를 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 기판21 : CBL
22 : 제1클래드층23 : 액티브층
24 : 컨파인층25 : 베리드층
26 : 제1클래드층27 : 콘택층
본 발명은 레이저 다이오드(Laser Diode)에 관한 것으로 특히, 레이저 다이오드의 구동에 따른 광 출력 및 신뢰성을 향상하기에 적당하도록 한 화합물 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.
종래 화합물 반도체 레이저 다이오드는 제1도와 같이 기판(n 형 GaAs)(1)위에 제1클래드층(Clad layer)(AlxGal-xAs)(2), 가이드층(Guide Layer)(AlyGal yAs)(3), 액티브층(Active Layer)(AlzGal-zAs)(4), 제2 클래드층(AlxGal-xAs)(5), 콘택층(Contact Layer)(고농도로 이온(Ion)이 도우핑(Doping)된 GaAs)(6)이 차례로 형성되며 전류를 흘리고자 하는 영역을 제외한 표면에 절연층(SiO2)(7)이 형성되고, 전표면 및 상기 기판(1) 하부 및 표면에 전극(금속)(8,9)이 각각 형성되어 이루어진다.
단, 상기 조성비 X 및 Y 그리고 Z는 X>Y>Z의 관계를 갖는다.
이와 같은 종래 기술을 보면 제1 클래드층(2)은 전류 및 광을 제한하고, 가이드층(3)은 액티브층(4)에서 발생한 광이 넓은 영역으로 나오도록 하며 콘택층(6)은 액티브층(4)과 제2 클래드층(5)의 전기적인 저항이 양호하도록 한다.
또한, 절연층(7)은 전류가 원하는 영역으로 흐르도록 하며 전극(8,9)을 통해 구동전압을 인가할 시 레이저 다이오드가 동작한다. 즉, 절연층(7)에 의하여 콘택층(6)으로 흐르는 전류는 액티브층(4)보다 Al의 조성비가 크므로써 에너지 밴드 갭(Energy Band Gap)이 액티브층(4)보다 큰 제1,2 클래드층(2,5)에 의해 그 전류가 제한된다.
따라서, 액티브층(4)에 제한되는 전류가 흐르므로써 전자-정공(Electron-Hole)쌍이 발생하므로 액티브층(4)에서 광이 발생한다.
또한, 액티브층(4)의 광 굴절률(Refractive Index)이 제1,2 클래드층(2,5)의 광 굴절률보다 크므로써 액티브층(4)에 광 제한 효과가 발생하므로 액티브층(4)에 광이 가두어지게 되어 액티브층(4)의 벽개면으로 광이 방출된다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술에 있어서는 다음과 같은 결점이 있다.
첫째, 제1,2 클래드층(2,5)에 의하여 발생하는 액티브층(4)의 전류 제한 효과가 가이드층(3)에 의해 감소하므로써 고전류 인가시 액티브층(4)에서 가이드(3)층 및 제1 클래드층(2)으로 전류가 오버플로우(Overflow)되므로 고출력 동작에 한계가 있다.
둘째, 발진 개시 전류가 높으며 미분 양자 효율이 낮기 때문에 동작 전류가 높아야 하므로써 고전류를 인가할 경우 열을 발생하므로 고출력으로 동작할 시 오동작(Degradation)이 발생하여 신뢰성이 저하한다.
본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 감안하여 안출한 것으로, 클래드층 두개 사이에 그 클래드층보다 광굴절률이 큰 베리드층(Burried Layer)을 형성하므로써 광의 고출력에 의한 액티브층의 벽개면 손상을 방지 할 수 있으므로 레이저 다이오드의 동작 신뢰성을 증대할 수 있는 화합물 반도체 레이저 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하에서 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명의 단면도로, 기판(20) 상부 중앙에 양측이 경사진 삽입 홈이 형성되고, 전류를 좌우 방향으로 제한하도록 기판(20)상에 성장시켜 기판(p형 GaAs)(20)의 삽입 홈 영역을 제외한 표면에 내측이 경사지도록 에칭한 전류제한층(Current Block Layer : CBL)(21)이 형성되고, 노출된 진표면에 제1 클래드층(p형 AlxGaAs)(22)이 형성되며 상기 제1 클래드층(22) 전 표면에 액티브층(p형 AlzGaAs)(23), 컨파인층(confinement Layer)(n형 AlxGaAs)(24), 베리드층(n형 AlxGaAs)(25), 제2 클래드층(n형 AlxGaAs)(26), 콘택층(n형 GaAs)(27)이 차례로 형성되어 이루어진다.
단, 상기 제2도의 조성비 X 및 Y 그리고 Z는 X>Y>Z의 관계를 갖는다.
그리고, 액티브층의 Al 조성비를 0.0-0.5로 하며 제1,2 클래드층(22,26)의 Al 조성비는 0.2-0.8로 하고, 베리드층(25)의 Al 조성비를 0.0-0.8로 한다. 이와 같은 본 발명을 보면 전류는 전류제한층(21)의 에칭(Etching)된 영역을 통과하므로써 그 통과된 전류는 제1 클래드층(22)과 컨파인층(24)에 의하여 둘러싸인 액티브층(23)에 의해 제한된다.
또한, 액티브층(23)에 의해 제한된 전류에 의하여 발생된 광은 컨파인층(24)위에 있는 베리드층(25)에 분산되므로써 벽개면에서 광이 방출되는 영역이 액티브층(23), 컨파인층(24), 베리드층(25)으로 넓어지게 되므로 광 출력 밀도가 낮아져 더 큰 광 출력을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 제1 클래드층(22) 및 컨파인층(24)을 형성하는 물질중 Al의 조성비는 액티브층(23)을 형성하는 물질중의 Al 조성비보다 0.3 이상 크므로써 액티브층(23)의 전류 제한 효과는 종래에 비하여 2배 이상 크므로 발진 개시 전류가 많으며 고전류 인가시에도 캐리어 오버플로우(Carrier Overflow)가 발생하지 않기 때문에 초 고출력을 얻을 수 있다.
둘째, 액티브층(23)의 전류 제한 효과가 크므로써 동작 전류가 낮으므로 열 발생이 작기 때문에 소자의 신뢰성이 증대한다.
셋째, 제한된 전류에 의해 액티브층(23)에서 발생한 광이 베리드층(25)에 의해 분산되므로써 벽개면에서 광이 방출되는 영역은 액티브층(23), 컨파인층(24), 베리드층(25)으로 넓게 형성되므로 스포트 사이즈(Spot Size)를 크게하여 초 고출력을 실현할 수 있다.
넷째, 주로 컨파인층(24) 하측 표면 부위에서 벽개면 손상이 발생하므로써 소자의 동작 신뢰성이 향상된다.

Claims (3)

  1. 기판(20)상에 전류를 좌우 방향으로 제한하도록 성장시킨 전류제한층(21)과, 상기 전류제한층(21)을 소정의 형상으로 에칭한 후 형성된 제1 클래드층(22) 및 액티브층(23)과, 상기 액티브층(23) 위에 형성되어 전류 제한 효과를 크게하는 컨파인층(24)과, 상기 컨파인층(24) 위에 형성되어 상기 액티브층(23)에 의해 발생된 빛이 분산되도록 하는 베리드층(25)과, 상기 베리드층(25) 위에 제2 클래드층(26) 및 콘택층(27)을 차례로 형성한 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 레이저 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 베리드층(25)의 Al 조성비는 액티브층(23)의 Al 조성비 보다 크며 제 1,2 클래드층(22,26) 또는 컨파인층(24)의 Al 조성비보다는 작게 되도록 함을 특징으로 하는 화합물 반도체 레이저 다이오드.
  3. 제1항에 있어서, 액티브층(23)의 Al 조성비를 0.0-0.5로 하며 제1,2 클래드층(22,26)의 Al 조성비를 0.2-0.8로 하고, 베리드층(25)의 Al 조성비를 0.0-0.8로 함을 특징으로 하는 화합물 반도체 레이저 다이오드.
KR1019930001387A 1993-02-02 1993-02-02 화합물 반도체 레이저 다이오드 KR960016180B1 (ko)

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