KR950008863B1 - 반도체 레이저 다이오드 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 레이저 다이오드
제1도는 종래의 레이저 다이오드의 구조 단면도.
제2도는 본 발명의 레이저 다이오드의 구조 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 밴드구조 및 밴드갭의 변화도.
제4도는 본 발명에 따른 광이득 변화도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : n형 전극 2 : 기판
3,3a : n형 클래드층 4 : 활성층
5,5a : P형 클래드층 6 : 전류제한층
7 : 캡층 8 : P형 전극
C : 전도대 HH : 하비-홀
LH : 라이드-홀
본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한것으로, 특히 광자기-디스크(MO-Disk)의 광원으로 쓰이고 있는 GaInP 및 InGaAlP계 가시광 레이저의 파장을 단파장화하기 위한 것에 관한것이다.
일반적으로 광자기-디스크 및 바-코드-리더(Bar-code-reader)등의 광원으로 널리 사용되고 있는 가시광 레이저 다이오드는 670nm 대역의 파장을 갖고 있다.
상기와 같은 종래의 레이저 다이오드를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 레이저 다이오드의 구조단면도를 나타낸 것으로서, n형 GaAs 기판(2)에 In0.5(Al0.7Ga0.3)0.5P n형 클래드층(3)과 도포되지 않는 Ga0.5In0.5P 활성층(4), In0.5(Al0.7Ga0.3)0.5P P형 클래드층(5)을 차례로 형성하고 그위에 n형 GaAs 전류제한층(6)을 증착하여 부분적으로 전류를 흘러주기 위하여 전류제한층(6)에 소정의 폭으로 스트라이프를 형성하고 그위에 P형 GaAs 캡층(7)을 형성하고 캡층(7)위와 기판(1) 아래에 각각 P형 전극(8)과 n형 전극(1)을 형성하여 레이저 다이오드를 완성한다.
그러나 이와같은 종래의 반도체 레이저 다이오드에 있어서는 활성층의 폭이 0.1μm 이상으로 두껍기 때문에 격자정합을 이루기 위해 활성층의 인듐(In) 함량을 0.5로 하였다.
따라서 얻을 수 있는 파장의 범위는 670-690nm로 제한된다.
그리고 이와같은 구조에서 보다 짧은 과장을 얻기 위해 활성층에 InGaAlP의 4원 화합물을 이용하면 630nm 대역까지의 단파장을 얻을 수 있으나, 활성층과 클래드층간의 밴드간격이 적어져서 누설전류(leakage voltage)가 커지고 이에 따른 레이저 다이오드의 온도특성이 열악해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써 텐셜-스트레인(tensile strain)을 갖는 양자우물을 통하여 가시광 레이저의의 과장을 58nm대역까지 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 활성층과 클래드층과의 에너지 간격을 유지한 채 활성층의 원자간격이 클래드층의 원자간격보다 적게 한 텐셜-스트레인을 갖도록 양자우물층을 형성하여 가시광 레이저를 단파장화한 것이다.
스트레인이란 인접하여 성장된 두층 사이의 격자상수가 맞지 않을때(즉 격자부정합 상태에서) 생기는 것으로서 특히 이런 격자부정합층을 탄성한계내에서 형성한 층을 긴장층(스트레인층)이라 한다.
이러한 스트레인층을 형성하는 방법은 형성되는 층의 격자상수를 조절하면 된다.
본 발명은 텐셜 스트레인을 사용하므로 둘레층(클래드층)의 격자상수보다 작게 형성하게 된다.
따라서 본 발명에서는 InGaP 활성층을 사용하는데 이때 In 함량을 조절하여 격자상수를 조절한다.
이와같은 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 스트레인을 인가한 활성층을 구비한 본 발명 실시예의 레이저 다이오드 구조 단면도로써 n형 GaAs 기판(2)위에 Iny(Al0.7Ga0.3)1-yP로 된 N형 클래드층(3a), InxGa1-xP로 된 활성층(4), Iny(Al0.7Ga0.3)1-yP로 된 P형 클래드층(5a)이 차례로 형성되고, 그위에 부분적으로 전류를 흘러주기 위한 스트라이프 형상을 갖는 n형 GaAs 전류제한층(6)과 P형 GaAs 캡층(7)이 형성되고 캡층(7)위와 기판(2) 아래에 각각 P형 전극(8)과 n형 전극이 형성된 것이다.
여기서 상기의 텐셜 스트레인을 갖도록 하기 위하여 활성층의 격자상수를 클래드층의 격자상수보다 작게 만들기 위하여 In의 함량 x와 y의 비율은 활성층의 In 함량 x를 클래드층의 In 함량 y보다 작게 만든다.
x와 y의 적당한 예로는 y=0.5, x=0.4로 하고 탄성한계내의 양자우물층의 폭은 탄성한계내인 200Å 이하로 하면 된다.
이와같이 구성된 본 발명 레이저 다이오드는 제3도와 같이 텐셜-스트레인이 인가된 양자우물에서는 가전자대의 밴드 구조 변화에 의하여 제4도와 같이 TM 모드에서 광이득이 증가하고 TE 모드 광이득은 감소하며, 밴드갭은 증가하게 되어 텐셜-스트레인을 갖는 양자우물 레이저 다이오드 TM 모드로 동작하면 밴드 갭이 증가함에 따라 과장은 짧아진다.
예를들면, 양자우물폭을 70Å으로 하고 In0.4Ga0.6P 활성층과 In0.5(Al0.7Ga0.3)P 클래드층으로 된 레이저 다이오드를 만들면 레이저 다이오드의 과장은 580nm가 된다.
그리고, 텐셜-스트레인이 가해졌을때 또하나의 이점은 광이득이 증가하기 때문에 레이저 다이오드의 입계전류 밀도가 감소하게 되고, 동작전류가 낮아지기 때문에 열특성이 좋아져서 레이저 다이오드가 안정되게 동작할 수 있다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 반도체 레이저 다이오드에 있어서는 가시광 레이저 다이오드의 과장을 580nm까지 단파장화함으로 같은 면적의 광자기-디스크에 수록될 수 있는 정보량을 33% 증가시킬 수 있으며, 4원 화합물을 활성층으로 하는 레이저 다이오드에 비해 낮은 임계전류 및 보다 좋은 열특성을 갖게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 제1도전형 반도체 기판; 상기 제1도전형 반도체 기판에 형성되는 제1도전형 클래드층; 상기 클래드층 보다 격자 상수가 작은 반도체로 이루어져 텐셜-스트레인이 인가되는 양자우물 활성층; 상기 활성층 위에 형성되는 제2도전형 클래드층; 전류를 제한하기 위해 스트라이프 형상으로 상기 제2도전형 클래드 층위에 형성되는 전류제한층; 상기 제2도전형 클래드층 및 전류제한층에 걸쳐 형성되는 제2도전형 캡층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 반도체 기판은 n형 GaAs층, 제1도전형 클래드층은 n형 Iny(Al0.7Ga0.3)1-yP층, 활성층은 InxGa1-xP층, 제2도전형 클래드층은 p형 Iny(Al0.7Ga0.3)1-yP층으로 형성되고 상기 조성비가 X<Y를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.
  3. 제1항에 있어서, 활성층의 두께는 40∼200Å으로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.
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US5079774A (en) * 1990-12-27 1992-01-07 International Business Machines Corporation Polarization-tunable optoelectronic devices
US5212704A (en) * 1991-11-27 1993-05-18 At&T Bell Laboratories Article comprising a strained layer quantum well laser
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