KR970005168B1 - 청색 반도체 레이저 다이오드 - Google Patents

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Abstract

내용없음

Description

청색 반도체 레이저 다이오드
제1도는 종래의 청색 반도체 레이저 다이오드의 단면도.
제2도는 본 발명의 청색 반도체 레이저 다이오드의 단면도.
제3도는 본 발명의 레이저 다이오드의 발진파장을 나타낸 그래프.
제4도는 본 발명과 종래의 레이저 다이오드의 임계전류 밀도를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2,12 : 기판 3 : 버퍼층
4,13 : p형 ZnSe층 5 : 다중양자우물활성영역
6,17 : n형 전류제한층 15 : 활성층
8,19 : 캡층 7,18 : n형 ZnSe층
14,16 : 클래드층
본 발명은 청색 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로서, 특히 활성층을 텐셜-스트레인(Tensile-Strain)을 갖는 ZnSSe 양자우물로 구성하고, 클래드층을 ZnSe에 격자 정합한 MGZnSSe를 이용하여 임계전류밀도를 낮추고 발진파장을 짧게 할 수 있게 한것에 관할 것이다.
최근에 알려진 청록색 반도체 레이저 다이오드는 CdxZn1-XSe계의 활성층과, ZnSySe1-y계의 클래드층을 갖는 구조로서 제1도와 같이 양자 우물 레이저 다이오드가 알려져 있는데 이를 살펴 보기로 한다.
p형 GaAs 기판(12)위에 p형 ZnSe층(13)과, p형 ZnSySe1-y(단, y는 0≤y≤0.07)의 클래드층(14)과, 도핑되지 않은 두께로 수백Å이하의 Cdx Zn1-XSe(단, x는 0x0.25)의 활성층(15)과, n형 ZnSe층에(18) 위에 n형 ZnSySe1-y의 클래드층(16)과, n형 전류제한층(17) 및 n형 ZnSe층(18)을 연속으로 형성하고, 상기 n형 ZnSe캡층(19)을 형성하여서 양자우물 레이저 다이오드를 구성하여서 이루어진 것이다.
그러나 상기와 같은 종래의 양자 우물 레이저 다이오드는, 활성층 양자우물의 광이득이 ZnSe의 경우 아주 작기 때문에 이를 극복하기 위하여 활성층 격자 상수가 클래드층의 격자상부보다 커지도록 Cd를 소향(25% 이하) ZnSe에 첨가하여 광이득을 높인 구조를 사용하는데, 이는 바이액시알컴프레시브 스트레임을 활성층에 인가하기 위한 것이고 반면에 Cd가 첨가되면 실제로 상온에서 500nm이하로 레이저를 발진시킬 수 없는 문제점이 따르게 된다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 텐셜-스트레인을 갖는 양자우물 구조를 사용하여 레이저의 발진파장을 상온(500nm)이하로 줄일 수 있게 한 것이 목적을 둔 것이다.
상기와 같은 목적을 가진 본 발명은 활성층과 클래드층과의 에너지 간격을 유지하고 활성층의 원자간격이 클래드층의 원자간격보다 적게한 텐셜-스트레인을 갖도록 양자우물층을 형성하여 청록색 레이저를 단파장화한 것을 특징으로 한다.
이를 첨부한 본 발명의 실시예에 따른 도면 제2도에 따라서 설명하기로 한다.
p형 GaAs 기판(12)위에 p형 InxGa1-XA(단 x는 0.04 또는 0.05)의 버퍼층(3)과, p형 ZnSe층(4)과, ZnSySe1-y(0y0.2)을 형성층으로 하고 MgzZn1-zSwSe1-w를 장벽층으로 하는 다중양자우물 활성영역(5)과, n형 전류제한층(6) 및 n형 ZnSe층(7)을 순차적으로 형성하고, 상기 n형 ZnSe층(7)위에 n+형 ZnSe의 캡층(8)을 형성하고 상기 기판(2)과 캡(8)에 전극을 각각 형성하여서 된 구조로 이루어진 것이다.
상기에서 다중양자우물 활성영역의 장벽층의 MgzZn1-zSwSe1-w의 조성비 z와 w는 상기 화합물의 격자상수가 ZnSe의 격자상수와 같아지도록 조절한다. 이때 ZnSySe1-y의 격자상수는 항상 ZnSe보다 작으므로 양자우물에는 텐션스트레인이 인가된다.
또한 ZnSSe/MgZnSSe 양자우물 구조는 CdZnSe/ZnSSe 양자우물구조보다 활성층(양자우물)이 장벽층의 에너지간격이 더 크기 때문에 전자와 정공은 향상된 양자구속효과를 나타내게 되어 광이득의 증가에 기여하게 된다.
또한 양자우물 활성층의 ZnSSe는 CdZnSe에 비해서 에너지 캡이 크기 때문에 발진파장이 짧아진다.
상기와 같이 본 발명의 레이저 다이오드는 텐셜-스트레인이 인가된 양자우물에서 제3도와 같이 가전자대의 밴드구조는 변화에 의해 TM모드에서 광이득이 증가하고 TE모드 광이득은 감소하며, 밴드갭의 증가에 의해 발진파장은 짧아짐을 알수 있다.
또한 상기와 같은 본 발명의 레이저 다이오드는 향상된 광이득으로 인하여 제4도와 같이 상기 물리적크기를 갖는 종래의 CdZnSe반도체 레이저 다이오드에 비해서 본 발명의 ZnSSe 반도체 레이저 다이오드는 더 낮은 임계전류밀도에서 동작시킬 수 있게 된다.
이와같이 본 발명은 청색 반도체 레이저 다이오드의 발진파장을 매우 짧은 파장(500nm 이하)로 할 수 있게 되며, 발진개시 전류밀도의 낮은 임계전류밀도에서 동작시킬 수 있게 된 것이다.

Claims (3)

  1. GaAs 기판상에 버퍼층과 ZnSc층이 적층되고, 그위에 ZnSySe1-y을 활성층으로 하고 MgzZn1-zSwSe1-w을 장벽층으로 하는 다중양자우물 클래드 활성영역이 형성되며, 다중양자우물 활성영역 위에 전류제한층과 ZnSc층 및 캡층이 순차적층된 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 청색 반도체 레이저 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다중양자우물 활성영역의 ZnSySe1-y활성층의 y는 0y0.2로 함을 특징으로 하는 청색 반도체 레이저 다이오드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다중양자우물 활성영역의 MgzZn1-zSwSe1-w의 장벽층은 z와 w는 상기 화합물의 격자상수가 ZnSe의 격자상수와 같도록 함을 특징으로 하는 청색 반도체 레이저 다이오드.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105910059A (zh) * 2016-04-23 2016-08-31 浙江农林大学 一种发光颜色随温度变化的led桌布

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994015369A1 (en) * 1992-12-22 1994-07-07 Research Corporation Technologies, Inc. Group ii-vi compound semiconductor light emitting devices and an ohmic contact therefor
EP0619602A3 (en) * 1993-04-07 1995-01-25 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method.
JPH07142812A (ja) * 1993-11-16 1995-06-02 Sony Corp 半導体レーザー
DE10024924A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Licht emittierendes Halbleiterbauelement
JP3904947B2 (ja) * 2002-03-01 2007-04-11 三菱電機株式会社 光変調器
US20050141578A1 (en) * 2003-06-20 2005-06-30 Benoit Reid Laser diode structure with blocking layer
US7354815B2 (en) * 2003-11-18 2008-04-08 Silicon Genesis Corporation Method for fabricating semiconductor devices using strained silicon bearing material

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5090790A (en) * 1990-06-29 1992-02-25 At&T Bell Laboratories Polarization-independent semiconductor waveguide
KR100209101B1 (ko) * 1991-02-21 1999-07-15 이데이 노부유끼 반도체레이저
US5260958A (en) * 1991-12-31 1993-11-09 North American Philips Corporation Materials for II-VI lasers
US5319219A (en) * 1992-05-22 1994-06-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Single quantum well II-VI laser diode without cladding

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105910059A (zh) * 2016-04-23 2016-08-31 浙江农林大学 一种发光颜色随温度变化的led桌布

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