InP 기반 트랜지스터 레이저(TL) 구조 *S

트랜지스터 레이저(TL)는 기존 바이폴라 트랜지스터의 베이스 영역 근처에 양자 우물 물질을 도입하여 광 이득을 제공하고 장치의 벽개면 또는 격자에 의해 형성된 피드백 공동을 도입하는 새로운 광전자 장치입니다. TL은 트랜지스터의 전류 제어 기능과 레이저의 발광 기능을 모두 갖추고 있습니다. 하나의 전기 신호 입력을 사용하면 여러 가지 우수한 특성과 중요한 응용 가능성을 갖춘 하나의 전기 신호 출력과 하나의 광 신호 출력을 동시에 얻을 수 있습니다. 방출 파장이 1.3um 및 1.5um인 InP 기반 장파장 TL은 단파장 GaAs 기반 장치에 비해 광섬유 통신 시스템 애플리케이션에 더 적합합니다. PAM-XIAMEN은 InP 기반 장파장 트랜지스터 레이저 에피택셜 웨이퍼를 생산할 수 있으며, 예를 들어 다음과 같은 구조를 취합니다.

1. 1.5um 방출 파장을 갖는 InP 기반 트랜지스터 레이저 에피 구조

2. 트랜지스터 레이저 소개

다양한 구조에 따르면, 능선 도파관 TL에는 주로 얕은 능선 도파관, 매립 능선 도파관 및 깊은 능선 도파관의 세 가지 유형이 포함됩니다. 얕은 능선 트랜지스터 레이저의 활성 양자 우물 물질은 고농도로 도핑된 기본 물질에 배치되므로 InP 기반 트랜지스터 레이저는 낮은 온도에서만 작동할 수 있습니다. 매립 구조의 InP 기반 트랜지스터 레이저는 npnp형 InP 전류 차단층 매립 리지 스트라이프형 활물질을 채택하고 있으며, 제조 공정이 너무 복잡하여 장치 비용 절감에 도움이 되지 않습니다. 딥 리지 트랜지스터 레이저의 양자우물 활성물질은 고농도로 도핑된 모재 위에 위치하므로 도핑 불순물 확산과 모재 광흡수의 부작용을 동시에 줄일 수 있습니다. 얕은 능선 및 매설 능선 TL에 비해 깊은 능선 도파관 TL은 제조 공정이 더 간단하고 고농도로 도핑된 기본 재료가 장치의 광전자 성능에 미치는 영향이 적습니다.

도 1은 npn형 InP 기반 깊은 리지 트랜지스터 레이저 도파관 단면의 주사전자현미경 이미지이다. 소자 내 양자우물 물질은 아래의 p형 모재와만 접촉하여 p형 도핑 불순물인 Zn 확산의 영향을 효과적으로 줄인다. 깊은 능선과 얕은 능선 TL 구조에서 동일한 InGaAs 양자 우물 물질의 광발광 스펙트럼을 비교하면 깊은 능선 트랜지스터 레이저 구조의 양자 우물이 더 나은 발광 품질을 가지며, 더 높은 발광 강도와 더 작은 스펙트럼 폭으로 나타남을 알 수 있습니다. 동시에, 양자 우물 물질 팽창을 향한 심각한 p형 도핑 불순물 Zn은 또한 얕은 리지 장치에서 양자 우물 물질의 방출 파장에 상당한 청색 이동을 유발합니다. Zn 확산의 영향을 줄이는 것 외에도 Deep Ridge TL에서 고농도로 도핑된 기본 재료의 광 필드 분포도 감소하여 기본 재료에 의한 소자 발광 흡수를 줄일 수 있습니다.

그림 1 npn InP 기반 TL의 단면 SEM 이미지

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