KR100259005B1 - Semiconductor laser diode - Google Patents
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Abstract
종래의 SAS(Self Alignment Structure) 구조로부터 광도파 형식을 개량하여 기본 모우드 발진이 가능한 스트라이프 폭을 증가시킨 고출력 동작이 가능한 반도체 레이져 다이오드가 개시되어 있다.Disclosed is a semiconductor laser diode capable of high output operation in which an optical waveguide type is improved from a conventional SAS (Self Alignment Structure) structure to increase a stripe width for basic mode oscillation.
InGaP 활성층과, 상기 활성층의 상하에 각각 부착되는 n형, p형의 InGaAlP 크래드층과, 상기 p형 InGaAlP 크래드층의 내부에 형성되며 일정지역으로 전류가 공급되도록 형성된 개구부의 주위를 둘러싸는 전류차단층을 포함하여 이루어지는 반도체 레이져 다이오드에 있어서, 상기 전류차단층을 n형 InGaAlP층으로 형성된다.An InGaP active layer, n-type and p-type InGaAlP cladding layers attached to upper and lower portions of the active layer, and an inner portion of the p-type InGaAlP cladding layer and surrounding the opening formed to supply current to a predetermined region. In a semiconductor laser diode comprising a current blocking layer, the current blocking layer is formed of an n-type InGaAlP layer.
따라서 활성층의 측면방향으로 유효굴절률의 변화차이가 역전되어 보다 큰 스트라이프 폭에서도 기본 모우드 발진동작이 가능하여, 고출력 동작을 할 수 있다.Therefore, the difference in change of the effective refractive index is reversed in the lateral direction of the active layer, so that the basic mode oscillation operation is possible even at a larger stripe width, thereby enabling high output operation.
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 반도체 레이져 다이오드의 단면도.1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the prior art.
제2도는 상기 제1도의 종래 레이져 다이오드의 측면방향으로의 유효굴절률의 변화를 나타내는 그래프.2 is a graph showing a change in effective refractive index in the lateral direction of the conventional laser diode of FIG.
제3도는 상기 제1도의 종래 레이져 다이오드의 측면방향으로의 흡수에 의한 광손실의 변화를 나타내는 그래프.3 is a graph showing a change in light loss due to absorption in the lateral direction of the conventional laser diode of FIG.
제4도는 본 발명에 의한 반도체 레이져의 단면도.4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention.
제5도는 본 발명에 의한 레이져 다이오드의 측면방향으로의 유효굴절률의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the change of the effective refractive index in the lateral direction of the laser diode according to the present invention.
본 발명은 반도체 레이져 다이오드에 관한 것으로, 특히 종래의 SAS(Self Alignment Structure) 구조로부터 광도파 형식을 개량하여 기본 모우드 발진이 가능한 스트라이프 폭을 증가시켜 COD(Catastrophic Optical Damage) 수준을 높이고 고출력이 가능한 반도체 레이져 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser diode, and more particularly, to improve the optical waveguide form from a conventional SAS (Self Alignment Structure) structure to increase the width of the stripe capable of basic mode oscillation, thereby increasing the level of Catastrophic Optical Damage (COD) and enabling high power. It relates to a laser diode.
일반적으로 유도방출에 의한 빛의 증폭을 이용한 레이져는 가간섭성(可干涉性), 단광성(單光性), 지향성 및 고강도를 특징으로 하며, 헬륨-네온(He-Ne) 레이져나, 아르곤(Ar) 레이져와 같은 기체 레이져와 YAG레이져나 루비 레이져와 같은 고체 레이져로부터, 소형이며 고주파에서 바이어스 전류를 변조함으로써 변조가 용이한 반도체 레이져에 이르는 다양한 종류가 있다.In general, lasers using amplification of light by induced emission are characterized by coherence, unipolarity, directivity, and high intensity. Helium-neon lasers and argon There are various types ranging from gas lasers such as (Ar) lasers and solid-state lasers such as YAG lasers and ruby lasers to small and high frequency semiconductor lasers which are easily modulated by modulating bias current at high frequencies.
그 중에서도 특히 반도체 레이져는 상기와 같은 특성 때문에 컴팩트 디스크 플레이어(CDP)나 광학 메모리, 고속 레이져 프린터등의 정보처리기기 및 광통신용기기로서, 기존의 헬륨-네온등의 기체 레이져등을 대체하여 그 응용범위를 넓혀가고 있다.In particular, semiconductor lasers are used for information processing devices such as compact disc players (CDPs), optical memories, high-speed laser printers, and optical communication devices, and the present invention replaces conventional gas lasers such as helium-neon. The range is expanding.
일반적으로 반도체 레이져 소자는 P-N접합을 기본으로 하여 양자 전자(Quantum Electron)의 개념을 포함하는 반도체 소자로서, 반도체 물질로 구성된 박막, 즉 활성층에 전류를 주입하여 인위적으로 전자-정공 재결합을 유도함으로서 재결합에 따르는 감소 에너지에 해당하는 빛을 발진하는 반도체 레이져 다이오드이다.In general, a semiconductor laser device is a semiconductor device that includes the concept of quantum electrons based on a PN junction, and recombines by artificially inducing electron-hole recombination by injecting a current into a thin film made of a semiconductor material, that is, an active layer. It is a semiconductor laser diode that emits light corresponding to the reduced energy.
최근 반도체 레이져의 성능은, 파장을 결정하는 재료의 개발과, 임계전류, 광출력, 효율, 단일파장, 스펙트럼선폭 따위의 특성과 신뢰성을 결정하는 소자구조를 실현하기 위한 에피택셜(Epitaxial) 성장기술 및 미세가공 기술의 진보에 의하여 현저한 발전을 거듭하고 있다.In recent years, the performance of semiconductor lasers is epitaxial growth technology for the development of materials that determine the wavelength, and the device structure that determines the characteristics and reliability of critical current, light output, efficiency, single wavelength, and spectral line width. And the remarkable development by the progress of the micro-processing technology.
특히 에피택셜 성장기술에서는 종래의 액상성장법(Liquid Phase Epitaxy;LPE법)을 대신하여 유기금속 기상성장법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD) 및 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등에 의하여 원자층 수준의 제어가 가능하게 되었으며, 양자우물(Quantum Well)을 활성층(active layer)으로 하는 '양자우물 레이져'가 실현되는 등의 임계전류의 저감, 효율의 향상, 고출력화, 고속동작, 스펙트럼선폭의 협소화등 대폭적인 성능의 향상이 이루어 졌다.Particularly, in epitaxial growth technology, the atomic layer level is replaced by conventional organic phase vapor deposition (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE) instead of the conventional liquid phase epitaxy (LPE) method. It is possible to control and reduce critical current such as quantum well laser using quantum well as active layer, improve efficiency, improve output, high speed operation, narrow spectrum line width, etc. Significant performance improvements have been made.
한편 반도체 레이져의 재료로서, AlGaInP계의 레이져는 상기 MOCVD에 의해 최초로 실현된 것으로써, 실온 연속발진이 가능한 캐리어의 주입에 의한 반도체 레이져로서 가장 짧은 0.6㎛대(帶)의 파장을 지닌 적색 가시광 레이져이다. 계측 따위에 널리 사용되는 헬륨-네온 레이져를 대체하는 것으로서, 현재 고밀도 정보저장기기, 고속 레이져 프린터 및 POS(Point of Salse)기기 등에 실용화되어 지고 있는 것은 활성층이 GaAs 기판과 격자정합을 이루는 InGaP이다.On the other hand, AlGaInP-based laser, which is a material of a semiconductor laser, was realized by MOCVD for the first time, and is a red laser having a wavelength of 0.6 µm, which is the shortest, as a semiconductor laser by injection of a carrier capable of continuous oscillation at room temperature. to be. As a replacement for helium-neon laser, which is widely used for measurement, it is currently used in high density data storage devices, high speed laser printers, and point of salse (POS) devices, such as InGaP, in which an active layer is lattice matched with a GaAs substrate.
반도체 레이져 소자가 전술한 응용기기 등에 사용됨에 있어서, 그 정보기록밀도를 증가시키기 위해서는 단파장화와 고출력화가 필수적이다.In the case where the semiconductor laser element is used in the above-mentioned application apparatus or the like, short wavelength and high output are essential to increase the information recording density.
반도체 레이져에 있어서, 고출력화에 대한 한계는 주로 광출력포화(power-saturation)와 COD(Catastropic Optical Damage)라는 두가지 기구에 의해 제한된다.In semiconductor lasers, the limit for high output is mainly limited by two mechanisms: power-saturation and Catastropic Optical Damage (COD).
상기 광출력포화란 고전류 주입 시 이득분포의 변형 (Deformation of gain profile)에 의해 발생하는 광 모우드의 변형을 말하는 것으로서, 효율이 높은 소자를 제작하여 고출력 동작에 필요한 동작 전류값을 낮추며, 기본 모우드(Fundamental Mode)와 고차수 모우드(High-order Mode)간의 차이가 큰 광도파 형식을 채택하여 개선할 수 있다.The optical output saturation refers to the deformation of the optical mode generated by the deformation of the gain distribution during high current injection. The optical output saturation reduces the operating current value required for high output operation by manufacturing a device having high efficiency. It can be improved by adopting an optical waveguide type with a large difference between the Fundamental Mode and the High-order Mode.
한편 상기 COD란 고출력 동작 시 거울(mirror)면에서의 국부적인 온도상승에 의해 손상을 입는 현상으로서 거울면에서의 광출력밀도와 관계가 있다. 특히 InGaAlP계 레이져 다이오드는 그 재료의 특성상 광출력밀도가 1-2MW/cm2일 때 COD가 발생하며, 이는 GaAs/AlGaAs계 레이져 다이오드의 1/3 수준에서 발생하는 것이다.On the other hand, the COD is a phenomenon that is damaged by the local temperature rise on the mirror surface during high power operation and is related to the light output density on the mirror surface. In particular, the InGaAlP laser diode generates COD when the light output density is 1-2MW / cm 2 due to the characteristics of the material, which occurs at about 1/3 of the GaAs / AlGaAs laser diode.
따라서 COD의 수준을 높이기 위해서는 레이져 다이오드의 발광면적을 증가시켜 주어야 하나, 기본 모우드의 발진을 위해서는 발광부의 스트라이프(stripe) 폭이 제한을 받게 된다.Therefore, in order to increase the level of COD, the light emitting area of the laser diode should be increased, but the stripe width of the light emitting part is limited for oscillation of the basic mode.
제1도는 종래 기술에 의한 반도체 레이져 다이오드의 단면도를 나타내는 것으로서, 소위 SAS(Self Alignment Structure)라고 칭하는 구조이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the prior art, which is a structure called a SAS (Self Alignment Structure).
제1도를 참조하면, n-GaAs 기판(1)상에 n-GaAs버퍼층(2)이 형성되어 있고, 그 위로 n-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(3)과 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)이 상하로 부착된 In0.5Ga0.5P 활성층(4)이 형성된다. 상기 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)은 그 중앙부에 스트라이프상의 개구부가 형성되어 전류의 통로(channel)를 제공하고 있으며, 상기 개구부 이외의 영역에는 전류차단층으로서 n-GaAs층(6)이 상기 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)의 내부에 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, an n-GaAs buffer layer 2 is formed on an n-GaAs substrate 1, and n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 3 and P are formed thereon. In 0.5 Ga 0.5 P active layer 4 is formed by attaching -In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5 up and down. The P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5 has a stripe-shaped opening formed in the center thereof to provide a channel for current, and is provided as a current blocking layer in regions other than the opening. An n-GaAs layer 6 is formed inside the P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5.
상기 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)의 표면위로 통전용이층인 P-In0.5Ga0.3P 층(7)이 형성되어 있으며, 그 위로 p-GaAs 캡층(8)이 평탄하게 형성된다. 상기 n-GaAs기판(1) 아래로는 n-금속층(10)이, 상기 p-GaAs 캡층(8) 상으로는 p-금속층(9)이 각각 연결되어 있다.On the surface of the P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5, a P-In 0.5 Ga 0.3 P layer 7 which is an electrically conductive double layer is formed thereon, and a p-GaAs cap layer ( 8) is formed flat. An n-metal layer 10 is connected below the n-GaAs substrate 1, and a p-metal layer 9 is connected to the p-GaAs cap layer 8, respectively.
상기 SAS구조는 두번의 MOCVD법에 의한 결정성장만으로 완성되는 것으로 그 제조공정이 간단하다는 장점이 있다.The SAS structure is completed by only two crystal growths by the MOCVD method, and thus, the manufacturing process is simple.
제2도는 상기 제1도의 SAS 구조에서 활성층 부분의 측면방향으로의 유효굴절률의 변화를 나타낸 그래프이다. 즉, 상기 구조에서는 굴절률이 높은 n-GaAs층(6)을 전류차단층으로 사용하였기 때문에 그 영향을 받아 개구부 하부의 활성층과 전류차단층 하부의 활성층 사이에서 유효굴절률의 차이를 나타내어 측면방향으로 광도파를 수행하게 된다.FIG. 2 is a graph showing the change of effective refractive index in the lateral direction of the active layer part in the SAS structure of FIG. That is, in the above structure, since the n-GaAs layer 6 having a high refractive index is used as the current blocking layer, the difference in effective refractive index between the active layer under the opening and the active layer under the current blocking layer is affected by the influence thereof, and thus the luminous intensity in the lateral direction is obtained. Will do a par.
제3도는 상기 제1도의 SAS 구조에서 측면방향으로의 광의 손실 변화를 나타낸 그래프이다. 즉, 광의 손실 측면에서는 상기 n-GaAs 전류차단층(6)이 활설층보다 밴드 갭 에너지가 작으므로 개구부 이외의 영역에서 발생한 빛을 흡수하여 기본 모우드의 발진을 허용하게 된다. 광손실 정도는 제3도에 나타나듯이 개구부의 주변영역에서 보다 크게 된다.3 is a graph showing a change in the loss of light in the lateral direction in the SAS structure of FIG. That is, in terms of light loss, the n-GaAs current blocking layer 6 has a smaller band gap energy than the active layer, so that light generated in regions other than the openings is absorbed to allow oscillation of the basic mode. The degree of light loss becomes larger in the peripheral region of the opening, as shown in FIG.
그러나 상기 n-GaAs를 전류차단층(6)으로 사용하는 종래의 SAS 구조를 띠는 광도파 구조에서는 복사(radiation) 및 광 흡수손실이 개입되기 때문에 전파손실(propagation loss)이 매우 크게 된다. 따라서 소자의 양자효율(Quantum Efficiency)이 매우 낮으며, 전술한 바와 같이 광출력포화 현상이 쉽게 발생하게 되어 고출력 동작을 제한하게 된다.However, in the optical waveguide structure having the conventional SAS structure using n-GaAs as the current blocking layer 6, radiation and light absorption losses are involved, so the propagation loss is very large. Therefore, the quantum efficiency (Quantum Efficiency) of the device is very low, and as described above, the light output saturation phenomenon easily occurs to limit the high output operation.
또한 상기의 광도파 구조에서는 손실에 의해 고차수 모우드를 흡수하고 기본 모우드를 발진시키는 구조로서, 기본 모우드 발진이 가능한 스트라이프 폭이 5㎛ 이하로 제한된다. 따라서 레이져 다이오드의 발광면적을 늘려 광출력밀도를 낮추어 COD 수준을 높이는 데 한계가 있다.In addition, the optical waveguide structure is a structure in which a high order mode is absorbed by the loss and the basic mode is oscillated, and the stripe width capable of basic mode oscillation is limited to 5 μm or less. Therefore, there is a limit to increase the COD level by decreasing the light output density by increasing the light emitting area of the laser diode.
따라서 본 발명의 목적은 상기 종래의 SAS구조의 문제점을 개선하는 것으로서, 광도파 형식을 개량하여 넓은 스트라이프 폭에서도 기본 모우드 발진이 가능한 반도체 레이져 다이오드를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to improve the problems of the conventional SAS structure, and to provide a semiconductor laser diode capable of basic mode oscillation even in a wide stripe width by improving an optical waveguide type.
또한 본 발명은 전류차단층으로서 광도파층을 사용하여 광의 흡수에 의한 열화 현상이 억제되어 신뢰성 및 수명이 향상된 반도체 레이져 다이오드를 제공하는 데 또한 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser diode having improved reliability and lifespan by suppressing degradation due to absorption of light using an optical waveguide layer as a current blocking layer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 레이져 다이오드는, 국부적으로 레이저 발진영역을 갖는 InGaP 활성층과, 상기 활성층의 상하에 각각 부착되는 n형, p형의 InGaAlP 크래드층과, 상기 p형 InGaAlP 크래드층의 내부에 형성되며 일정지역으로 전류가 공급되도록 형성된 개구부의 주위를 둘러싸는 전류차단층을 포함하여 이루어지는 반도체 레이져 다이오드에 있어서, 상기 전류차단층은 n형 InGaAlP층을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.A semiconductor laser diode according to the present invention for achieving the above object is an InGaP active layer having a local laser oscillation region, n-type, p-type InGaAlP cladding layers attached to the upper and lower portions of the active layer, respectively, and the p-type InGaAlP A semiconductor laser diode comprising a current blocking layer formed inside a clad layer and surrounding the opening formed to supply current to a predetermined region, wherein the current blocking layer comprises an n-type InGaAlP layer. There is a characteristic.
상기 전류차단층은 하부가 n형 In0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P, 상부가 n형 In0.5(Ga0.4Al0.6)0.5P으로 이루어진 2층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기 활성층 위로 형성된 p형 크래드층은 상기 전류차단층이 형성되지 않은 부분에서 우묵한 모양의 개구부가 형성됨을 특징으로 한다.The current blocking layer is characterized in that the bottom of the n-type In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P, the upper portion of the n-type In 0.5 (Ga 0.4 Al 0.6 ) 0.5 P consisting of a two-layer structure. The p-type cladding layer formed on the active layer is characterized in that the hollow opening is formed in the portion where the current blocking layer is not formed.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 다른 반도체 레이져 다이오드는, n형 GaAs 기판과, 상기 기판상에 형성된 n형 GaAs 버퍼층과, 상기 버퍼층상에 형성된 n형 InGaAlP 크래드층과, 상기 N형 크래드층상에 국부적으로 레이저 발진영역을 갖는 InGaP 활성층과, 상기 활성층의 상에 부착되고 일정지역에 전류공급을 위한 개구부가 형성된 p형의 InGaAlP 크래드층과, 상기 p형 InGaAlP 크래드층의 내부에서 개구부의 주위를 둘러싸는 형태로 형성된 하부가 n형 In0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P, 상부가 n형 In0.5(Ga0.4Al0.6)0.5P으로 이루어진 2층 구조로 이루어진 전류차단층과, 상기 p형 크래드층상으로 InGaP 통전용이층을 개재하여 형성된 p형 GaAs 캡층을 구비하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.In addition, another semiconductor laser diode according to the present invention for achieving the above object is an n-type GaAs substrate, an n-type GaAs buffer layer formed on the substrate, an n-type InGaAlP clad layer formed on the buffer layer, and the N-type An InGaP active layer having a laser oscillation region locally on the clad layer, a p-type InGaAlP cladding layer formed on the active layer and having openings for supplying current to a predetermined region, and an inside of the p-type InGaAlP cladding layer; A current blocking layer having a two-layer structure consisting of n-type In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P and an upper portion of n-type In 0.5 (Ga 0.4 Al 0.6 ) 0.5 P And a p-type GaAs cap layer formed on the p-type clad layer via an InGaP passivation layer.
본 발명에서는 전류차단층으로서, 굴절률이 낮은 n형 InGaAlP층을 사용하기 때문에 활성층의 측면방향으로의 유효 굴절률이 개구부 하부에서가 주변 전류차단층 하부에서 보다도 낮아지게 된다.In the present invention, since the n-type InGaAlP layer having a low refractive index is used as the current blocking layer, the effective refractive index in the lateral direction of the active layer is lower than that in the lower portion of the peripheral current blocking layer.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 살펴 보겠다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제4도는 본 발명에 의한 반도체 레이져 다이오드의 단면도를 나타낸다. 상기 제1도에서와 같은 참조번호는 같은 구성요소를 나타낸다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the present invention. Like reference numerals in FIG. 1 denote like elements.
제4도를 참조하면, 종래의 SAS 구조와 비교하여 전류차단층의 재료와 형태가 다르다. 즉 종래의 SAS 구조에서 처럼, n-GaAs 기판(1)상에 n-GaAs버퍼층(2)이 형성되어 있고, 그 위로 n-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(3)과 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)이 상하로 부착된 In0.5Ga0.5P 활성층(4)이 형성된다. 상기 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)은 그 중앙부에 스트라이프상의 개구부가 형성되어 전류의 통로를 제공하고 있으며, 상기 개구부 이외의 영역에는 전류차단층이 상기 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)의 내부에 형성되어 있다.Referring to FIG. 4, the material and shape of the current blocking layer are different compared with the conventional SAS structure. That is, as in the conventional SAS structure, an n-GaAs buffer layer 2 is formed on the n-GaAs substrate 1, and n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 3 is disposed thereon. An In 0.5 Ga 0.5 P active layer 4 having a P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5 attached up and down is formed. The P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5 has a stripe-shaped opening formed in the center thereof to provide a passage of current, and the current blocking layer is formed in the region other than the opening. In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) is formed inside the 0.5 P cladding layer 5.
상기 전류차단층은 종래의 굴절률이 큰 n형 GaAs층과는 달리, 하부가 n형 In0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P층(11), 상부가 n형 In0.5(Ga0.4Al0.6)0.5P층(12)으로 이루어진 2층 구조로 이루어진다. 상기 하부층은 전류차단층 및 광도파층으로 작용하며, 상부층은 전류차단층으로 작용한다.Unlike the conventional n-type GaAs layer having a large refractive index, the current blocking layer has a lower n-type In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P layer 11 and an upper n-type In 0.5 (Ga 0.4 Al 0.6 ) 0.5 It consists of a two-layer structure consisting of the P layer 12. The lower layer serves as a current blocking layer and an optical waveguide layer, and the upper layer serves as a current blocking layer.
상기 P-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 크래드층(5)의 표면위로 통전용이층인 P-In0.5Ga0.5P 층(7)이 형성되어 있으며, 그 위로 p-GaAs 캡층(8)이 평탄하게 형성된다. 상기 n-GaAs기판(1) 아래로는 n-금속층(10)이, 상기 p-GaAs 캡층(8) 상으로는 p-금속층(9)이 각각 연결되어 있다.On the surface of the P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 5, a P-In 0.5 Ga 0.5 P layer 7, which is an electrically conductive double layer, is formed, and a p-GaAs cap layer is formed thereon. 8) is formed flat. An n-metal layer 10 is connected below the n-GaAs substrate 1, and a p-metal layer 9 is connected to the p-GaAs cap layer 8, respectively.
상기 본 발명의 구조는 종래의 SAS구조와 같이 두번의 MOCVD법에 의한 결정성장만으로 완성되는 것으로 그 제조공정이 간단하다.The structure of the present invention is completed only by crystal growth by two MOCVD methods as in the conventional SAS structure, the manufacturing process is simple.
본 발명의 특징인 상기 전류차단층(11, 12)은 전류차단효과에 있어서는 종래의 n형 GaAs층과 동일한 효과를 나타내나, 광도파 측면에서는 이들 전류차단층들이 높은 에너지 밴드갭과 낮은 굴절률을 갖는 관계로 전혀 다른 영향을 미치게 된다.The current blocking layers 11 and 12, which are the characteristics of the present invention, have the same effect as the conventional n-type GaAs layer in the current blocking effect, but in terms of the optical waveguide, these current blocking layers have a high energy band gap and a low refractive index. Relationship has a completely different effect.
제5도는 상기 제4도의 본 발명의 레이져 다이오드 구조에서 활성층부분의 측면방향으로의 유효굴절률의 변화를 나타낸 그래프이다. 즉, 상기 구조에서는 굴절률이 낮은 n형 InGaAlP층(11, 12)을 전류차단층으로 사용하였기 때문에 그 영향을 받아 개구부 하부의 활성층과 개구부 주변부 하부의 활성층 사이에서 유효굴절률의 차이가 종래의 SAS 구조에서와 반대의 형태를 나타낸다.FIG. 5 is a graph showing the change of the effective refractive index in the lateral direction of the active layer part of the laser diode structure of the present invention of FIG. That is, in the above structure, since the n-type InGaAlP layers 11 and 12 having a low refractive index are used as the current blocking layer, the difference in effective refractive index between the active layer under the opening and the active layer under the opening periphery is affected by the conventional SAS structure. The opposite of the form is shown.
이와 같은 굴절률 변화 분포를 갖는 구조에서는 고차수 모우드의 흡수에 의해 광도파를 수행하는 종래의 기술과 달리, 고차수 모우드의 누출(Leaky)을 일으켜 기본 모우드의 발진을 유도하는 광도파 형식이다.The structure having such a refractive index change distribution is an optical waveguide type which causes leakage of the high-order mode and induces oscillation of the basic mode, unlike the conventional technique of performing the optical waveguide by absorption of the high-order mode.
따라서 이런 형식에서는 기본 모우드와 고차수 모우드의 임계이득(threshold gain)의 차이가 크기 때문에 넓은 스트라이프 폭에서도 기본 모우드 발진 동작이 가능하게 된다. 이는 스트라이프 폭을 넓혀 광출력밀도를 낮추어 줌으로써 COD수준을 높일 수 있고, 고출력 동작을 하는 데 유리하다.Therefore, in this type, the difference between the threshold gain of the base mode and the high order mode is large, so that the base mode oscillation operation is possible even in a wide stripe width. This increases the COD level by widening the stripe width and lowering the light output density, which is advantageous for high output operation.
한편 본 발명에서는 광의 흡수에 의한 광도파 형식이 아니므로, 전파손실이 작아 양자효율이 높아지게 되어 광출력 포화 수준을 높여 고출력 동작이 가능하게 된다.On the other hand, in the present invention, since it is not an optical waveguide type due to the absorption of light, the propagation loss is small and the quantum efficiency is increased to increase the optical output saturation level, thereby enabling high output operation.
또한 종래기술에서 발생하던 광의 흡수에 의한 소자의 열화 현상도 억제되기 대문에 신뢰성 및 소자의 수명이 향상된다.In addition, deterioration of the device due to absorption of light, which has occurred in the prior art, is also suppressed, thereby improving reliability and lifespan of the device.
본 발명은 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 이하 청구되는 청구범위로부터 파악되는 기술적 요지가 미치는 범위 내에서 많은 변형을 할 수 있음은 당업자에게는 용이한 일일 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it will be readily apparent to those skilled in the art that many modifications can be made within the scope of the technical gist of the following claims.
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