KR100844771B1 - Semiconductor laser diode having metal mirror - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로, 하부에 p-메탈층과 상부에 n-메탈층이 형성된 레이저광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드에 있어서, 상기 반도체 레이저 다이오드의 레이저광을 출력하는 면의 반대면에는 Hr 코팅막이 형성되어 있고; 상기 Hr 코팅막의 측면에는 메탈 미러가 더 형성되도록 구성함으로써, 메탈 미러를 구비함으로써, 반도체 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저광의 출력을 높을 수 있고, 원활하게 열 전달도 수행할 수 있어 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser diode having a metal mirror, the semiconductor laser diode emitting a laser light having a p-metal layer formed thereon and an n-metal layer formed thereon, which outputs the laser light of the semiconductor laser diode. An Hr coating film is formed on the opposite side of the surface; By forming a metal mirror on the side of the Hr coating film, by providing a metal mirror, it is possible to increase the output of the laser light generated from the semiconductor laser diode, it is possible to perform heat transfer smoothly to improve the characteristics of the device The effect may occur.

레이저, 다이오드, 반사, 메탈, 미러, 유전막, Hr코팅막, Ar코팅막, 손실, 열Laser, Diode, Reflection, Metal, Mirror, Dielectric, Hr Coating, Ar Coating, Loss, Heat

Description

메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드{Semiconductor laser diode having metal mirror}Semiconductor laser diode having metal mirror

도 1은 일반적인 광을 측면으로 방출하는 반도체 레이저 다이오드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode emitting general light laterally.

도 2는 일반적인 프론트(Front) 벽개면(Facet)으로 레이저광을 출력하는 반도체 레이저 다이오드의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a semiconductor laser diode that outputs laser light to a general front cleaved face.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode with a metal mirror according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode with a metal mirror according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 Hr 코팅막만 형성된 410㎚ 레이저 다이오드의 레이저광의 반사율을 실험한 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating the results of experiments of reflectance of laser light of a 410 nm laser diode in which only an Hr coating film is formed.

도 6은 본 발명에 따른 Hr 코팅막과 메탈 미러가 형성된 410㎚ 레이저 다이오드의 레이저광의 반사율을 실험한 결과를 도시한 그래프이다.
6 is a graph showing the results of experiments reflectance of the laser light of the 410 nm laser diode with the Hr coating film and the metal mirror according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : n-화합물반도체 11 : n-버퍼층 10: n-compound semiconductor 11: n-buffer layer                 

12 : n-웨이브가이드층 13 : 활성층12: n-wave guide layer 13: active layer

14 : p-웨이브가이드층 15 : p-캡층14: p-wave guide layer 15: p-cap layer

16 : p-메탈층 17 : n-메탈층16: p-metal layer 17: n-metal layer

20 : 반도체 레이저 다이오드 30 : Hr 코팅막20 semiconductor laser diode 30 Hr coating film

31 : Ar 코팅막 50 : 메탈 미러
31: Ar coating film 50: metal mirror

본 발명은 메탈 미러(Mirror)가 형성된 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈 미러를 구비하여 광의 반사율을 높임으로써, 반도체 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저광의 출력을 높을 수 있고, 열 전달도 원활하게 수행할 수 있어 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor laser diode having a metal mirror (Mirror), and more particularly, by providing a metal mirror to increase the reflectance of the light, it is possible to increase the output of the laser light generated from the semiconductor laser diode, and the heat transfer is also smooth The present invention relates to a semiconductor laser diode in which a metal mirror is formed, which can be easily performed to improve the characteristics of the device.

최근, CD(Compact disk)-RW(Rewritable) 혹은 DVD(Digital Versatile Disk)-RAM(Random Access Memory)등의 대용량 고속 저장장치의 픽업(Pick up)용으로 사용되는 레이저 다이오드의 경우에, 데이터 저장 속도의 고배속화에 따른 레이저 다이오드가 고출력화가 진행 중에 있다.Recently, in the case of laser diodes used for pick-up of high-capacity high-speed storage devices such as CD (Compact disk) -RW (Rewritable) or DVD (Digital Versatile Disk) -RAM (Random Access Memory), data storage Higher speed laser diodes are in progress.

이러한 CD-RW 혹은 DVD-RAM등의 대용량 고속 저장장치의 픽업(Pick up)용으로 사용되는 고출력 레이저 다이오드(780㎚ LD, 650㎚ LD, 410㎚ LD)의 경우에 광 출력을 프론트 벽개면(Front facet)으로 집속시키기 위해서, 백(Back) 벽개면에 90% 이상의 고 반사 거울면 코팅(High-Reflection mirror facet coating, 이하 'Hr 코팅'이라 칭함)을 수행하여 Hr 코팅막을 형성한다. In the case of high power laser diodes (780 nm LD, 650 nm LD, 410 nm LD) used for pick-up of high-capacity high-speed storage devices such as CD-RW or DVD-RAM, the light output is front cleaved. In order to focus to a facet, a Hr coating film is formed by performing a high-reflection mirror facet coating (hereinafter referred to as 'Hr coating') on the back cleaved surface.

이렇게 형성된 Hr 코팅막은 백 벽개면으로 새어나가는 빛을 최소화함으로써, 레이저광의 대부분을 모두 프론트 벽개면으로 출력할 수 있다.The Hr coating film thus formed minimizes light leaking to the back cleaved surface, and thus, most of the laser light can be output to the front cleaved surface.

한편, 광이 방출되는 프론트 벽개면에도 10% 이하의 비반사 거울면 코팅(Anti-Reflection mirror facet coating, 이하 Ar 코팅'이라 칭함)을 수행하여 Ar 코팅막을 형성한다.Meanwhile, 10% or less of anti-reflective mirror facet coating (hereinafter referred to as 'Ar coating') is also performed on the front cleaved surface where light is emitted to form an Ar coating film.

그러나, P-N 접합을 갖는 레이저 다이오드 구조에서는 Hr 코팅막에는 메탈로 형성된 미러를 사용할 수 없다. 이는 벽개면에 메탈이 증착되면, 소자가 쇼트가 되기 때문이다.However, in a laser diode structure having a P-N junction, a metal mirror cannot be used for the Hr coating film. This is because the device is shorted when metal is deposited on the cleaved surface.

따라서, 기존의 레이저 다이오드의 Hr 코팅막은 반드시 절연층으로 이루어진 반사막을 사용하여 왔다.Therefore, the Hr coating film of the conventional laser diode has always used a reflective film made of an insulating layer.

도 1은 일반적인 광을 측면으로 방출하는 반도체 레이저 다이오드의 단면도로써, n-화합물 반도체 층(10)의 상부에, n-버퍼층(11), n-웨이브 가이드층(12), 활성층(13), p-웨이브 가이드층(14)과 p-캡층(15)을 순차적으로 적층하고, 상기 p-캡층(15)의 상부에 p-메탈층(16)을 증착하고, 상기 n-화합물 반도체층(10)의 하부에 n-메탈층(17)을 증착하여, 반도체 레이저 다이오드를 구성함으로써, 활성층(13)으로부터 발생되는 레이저광을 반도체 레이저 다이오드의 측면으로 방출한다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode that emits general light laterally, on top of an n-compound semiconductor layer 10, an n-buffer layer 11, an n-wave guide layer 12, an active layer 13, The p-wave guide layer 14 and the p-cap layer 15 are sequentially stacked, the p-metal layer 16 is deposited on the p-cap layer 15, and the n-compound semiconductor layer 10 The n-metal layer 17 is deposited on the lower part of the C) to form a semiconductor laser diode, thereby emitting laser light generated from the active layer 13 to the side surface of the semiconductor laser diode.

도 2는 일반적인 프론트(Front) 벽개면(Facet)으로 레이저광을 출력하는 반 도체 레이저 다이오드의 개념도로써, 활성층(13)을 포함하는 화합물 반도체의 레이저 다이오드(20)의 프론트 벽개면에는 전술된 Ar 코팅막(31)이 형성되어 있고, 백 벽개면에는 Hr 코팅막(30)이 형성되어 있다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a semiconductor laser diode that outputs laser light to a general front facet, and the front facet of the laser diode 20 of the compound semiconductor including the active layer 13 is described above with an Ar coating film ( 31) is formed, and the Hr coating film 30 is formed on the back cleaved surface.

상기 Hr 코팅막(30)은 통상, SiO2와 TiO2가 교대로 적층된 5쌍(Pair)의 유전막으로 형성되어 있다. 상기 활성층(13)에서 발생된 레이저광은 상기 Hr 코팅막(30)에서 대략 94% 정도 반사되어, Ar 코팅막(31)을 통하여 방출된다. The Hr coating layer 30 is usually formed of five pairs of dielectric layers in which SiO 2 and TiO 2 are alternately stacked. The laser light generated in the active layer 13 is reflected by approximately 94% of the Hr coating layer 30 and is emitted through the Ar coating layer 31.

따라서, 나머지 6%의 레이저광은 손실되어 반도체 레이저 다이오드에서는 출력되질 않는 문제점이 있다.Therefore, the remaining 6% of the laser light is lost, there is a problem that is not output from the semiconductor laser diode.

또한, Hr 코팅막(30)은 고 반사율의 반사막을 얻기 위해서, 레이저광의 파장이 장파장일수록 두께를 두껍게 해야 하는 단점이 있다.
In addition, the Hr coating film 30 has a disadvantage in that the thickness of the laser light becomes thicker as the wavelength of the laser light is longer, in order to obtain a high reflectance film.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 메탈 미러를 구비하여 광의 반사율을 높임으로써, 반도체 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저광의 출력을 증가시킬 수 있으며, 열 전달도 원활하게 수행할 수 있어, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by increasing the reflectance of the light having a metal mirror, it is possible to increase the output of the laser light generated from the semiconductor laser diode, and to perform heat transfer smoothly It is possible to provide a semiconductor laser diode formed with a metal mirror capable of improving the characteristics of the device.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 하부에 p-메탈층과 상부에 n-메탈층이 형성된 레이저광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드 에 있어서,A preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a semiconductor laser diode which emits a laser light in which a p-metal layer and an n-metal layer are formed at the top,

상기 반도체 레이저 다이오드의 레이저광을 출력하는 면의 반대면에는 Hr 코팅막이 형성되어 있고;An Hr coating film is formed on the opposite side of the semiconductor laser diode outputting laser beam;

상기 Hr 코팅막의 측면에는 메탈 미러가 더 형성되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드가 제공된다.
A side surface of the Hr coating film is provided with a semiconductor laser diode formed with a metal mirror, characterized in that the metal mirror is further formed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드의 단면도로써, 레이저광을 방출하는 활성층(13)이 형성된 반도체 레이저 다이오드(20)의 광 출력면의 반대면에는 Hr 코팅막(50)이 형성되어 있고, 상기 Hr 코팅막(30)의 외 측면에는 메탈 미러(50)가 형성되어 있다.3 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode with a metal mirror according to a first embodiment of the present invention, on the opposite side of the light output surface of the semiconductor laser diode 20 in which the active layer 13 for emitting laser light is formed. 50 is formed, and a metal mirror 50 is formed on the outer side of the Hr coating film 30.

여기서, 상기 Hr 코팅막(30)은 SiO2와 TiO2를 교대로 증착하여 형성한 적층 유전막을 사용한다. 이때, 상기 Hr 코팅막(30)에서의 반사율은 대략 94% 정도이며, 상기 메탈 미러(50)에 도달하는 레이저광은 대략 5 ~ 6% 정도 된다.Here, the Hr coating film 30 uses a laminated dielectric film formed by alternately depositing SiO 2 and TiO 2 . In this case, the reflectance of the Hr coating layer 30 is about 94%, and the laser light reaching the metal mirror 50 is about 5 to 6%.

이 5 ~ 6% 정도의 레이저광은 메탈 미러(50)에서 반사되어 출력됨으로써, 결국, 본 발명의 반도체 레이저 다이오드는 99% 정도의 광 출력을 얻을 수 있게 된다. Since the laser light of about 5 to 6% is reflected by the metal mirror 50 and outputted, as a result, the semiconductor laser diode of the present invention can obtain light output of about 99%.                     

상기 메탈 미러(50)는 레이저광의 흡수를 비교적 작게 하는 Au로 적용하는 것이 바람직하며, 상기 메탈 미러(50)의 두께는 100Å ~ 1000Å 범위로 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to apply the metal mirror 50 to Au which relatively reduces the absorption of the laser light, and the thickness of the metal mirror 50 is preferably formed in the range of 100 kV to 1000 kV.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드의 단면도로써, Hr 코팅막(30)의 측면에 형성된 메탈 미러(50)는 n-메탈층(17)을 연장하여 일체로 상기 Hr 코팅막(30)을 감싸며 형성할 수도 있고, 상기 n-메탈층(17)과 독립된 또 다른 메탈로 상기 메탈 미러(50)를 형성할 수도 있다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode with a metal mirror according to a second embodiment of the present invention, in which the metal mirror 50 formed on the side of the Hr coating layer 30 extends the n-metal layer 17 integrally. The metal mirror 50 may be formed by enclosing the Hr coating layer 30 or another metal independent of the n-metal layer 17.

여기에서, 상기 메탈 미러(50)는 반도체 레이저 다이오드(20)의 p-메탈층(16)과는 이격되어 형성되어야, 전기적인 쇼트가 발생되지 않는다.Here, the metal mirror 50 should be formed to be spaced apart from the p-metal layer 16 of the semiconductor laser diode 20, so that no electrical short occurs.

이러한 본 발명의 제 2 실시예의 메탈 미러(50)는 반도체 레이저 다이오드를 메인보드에 솔더(Solder)로 장착할 때 용이하다.The metal mirror 50 of the second embodiment of the present invention is easy when the semiconductor laser diode is mounted on the main board by soldering.

그리고, 반도체 레이저 다이오드에서 발생되는 열을 방출할 수 있는 히트싱크(Heat sink)의 역할도 수행할 수 있다.In addition, a heat sink capable of dissipating heat generated from the semiconductor laser diode may be performed.

도 5는 Hr 코팅막만 형성된 410㎚ 레이저 다이오드의 레이저광의 반사율을 실험한 결과를 도시한 그래프로써. 도시된 바와 같이, 대략 94%정도 레이저광이 반사됨을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the results of experiments of reflectance of laser light of a 410 nm laser diode in which only an Hr coating film was formed. FIG. As shown, it can be seen that approximately 94% of the laser light is reflected.

도 6은 본 발명에 따른 Hr 코팅막과 메탈 미러가 형성된 410㎚ 레이저 다이오드의 레이저광의 반사율을 실험한 결과를 도시한 그래프로써, 반사되는 레이저광이 99.5% 이상의 고 반사가 되고, 단 파장 레이저광일수록, 광의 흡수가 많이 일어 나는 것을 감안하면, 메탈 미러에서는 레이저광의 흡수가 거의 일어나지 않음을 알 수 있다.
FIG. 6 is a graph illustrating the results of experiments of reflectance of laser light of a 410 nm laser diode having an Hr coating film and a metal mirror according to the present invention. Considering that a lot of light absorption occurs, it can be seen that absorption of laser light hardly occurs in the metal mirror.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 메탈 미러를 구비하여 고 반사시킴으로써, 반도체 레이저 다이오드에서 발생되는 레이저광의 출력을 높을 수 있고, 원활하게 열 전달도 수행할 수 있어 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention is provided with a metal mirror to reflect high, which can increase the output of the laser light generated from the semiconductor laser diode, and can perform heat transfer smoothly, thereby improving the characteristics of the device. There is.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (5)

하부에 p-메탈층이 형성되어 있고, 상부에 n-메탈층이 형성되어 있으며, 레이저광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드에 있어서,In a semiconductor laser diode having a p-metal layer formed on a lower portion, an n-metal layer formed on an upper portion, and emitting laser light, 상기 반도체 레이저 다이오드의 레이저광을 출력하는 면의 반대면에는 Hr 코팅막이 형성되어 있고;An Hr coating film is formed on the opposite side of the semiconductor laser diode outputting laser beam; 상기 Hr 코팅막의 외부 측면에는 메탈 미러가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드.Metal mirror formed semiconductor laser diode, characterized in that the metal mirror is further formed on the outer side of the Hr coating film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저광을 출력하는 면에는 Ar 코팅막이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드.The semiconductor laser diode with a metal mirror, characterized in that the Ar coating film is further formed on the surface for outputting the laser light. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 메탈 미러는 상기 p-메탈층이 연장되어 일체로 상기 Hr 코팅막을 감싸는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드.The metal mirror is a semiconductor laser diode formed of a metal mirror, characterized in that the p-metal layer is extended to integrally surround the Hr coating film. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 메탈 미러는 Au인 것을 특징으로 하는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이 저 다이오드.The metal mirror is a semiconductor laser diode, characterized in that the metal mirror is Au. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 메탈 미러의 두께는 100Å ~ 1000Å인 것을 특징으로 하는 메탈 미러가 형성된 반도체 레이저 다이오드.The thickness of the metal mirror is a semiconductor laser diode formed with a metal mirror, characterized in that the 100 ~ 1000Å thickness.
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