하부 거울층을 이용한 AlGaAs/GaAs 완전 공핍 광 싸이리스터 특성 분석

Abstract

본 연구에서는 광논리 및 광접속에 응용할 수 있는 GaAs/AlGaAs 구조의 완전 공핍 광 싸이리스터(depleted optical thyristor, DOT)에 1/4 파장 거울층 (quarter wavelength reflector stacks, QWRS)을 제작하여 특성을 측정 분석하였다. 바닥면에 위치한 QWRS는 광 방출 효율뿐만 아니라 흡수 효율을 증가시킨다. 바닥면에 QWRS를 넣은 것과 그렇지 않은 두가지의 DOT를 제작하여 비선형 S-자 형의 전류-전압 특성, 광 방출 효율 및 흡수 효율을 측정, 분석하였다. 하부 거울층을 삽입한 DOT와 기존의 DOT의 스위칭 변화는 각각 1.82 V와 1.52 V로 흡수효율에서 20 % 증가함을 보인다. 뿐만 아니라, 하부 거울층을 이용한 DOT는 기존의 소자에 비하여 발광 효율 면에서 최고 46 % 향상된 결과를 나타낸다. 스위칭 특성을 분석하기 위하여 순방향 전압에서 비선형 s-자형의 전류-전압 특성을, 역방향 전압에서 완전 공핍 전압을 모의실험을 통하여 알아보았다. 모의실험 방법으로 유한 차분 방법 (finite difference method, FDM)을 이용하여 최적화된 DOT 각 층의 두께와 도핑 농도를 구하였다.