PICS 3D 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 서로 다른 Al 조성을 갖는 AlₓGa₁₋ₓAs 간격층을 가진 공진 주기 이득(Resonant periodic gain, RPG) 능동 영역을 설계하고, 940 nm 수직 공동 면 발광 레이저(Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)의 광전 특성을 연구하여 높은 출력 전력 및 높은 전력 변환 효율을 달성하였다. 시뮬레이션 결과, 간격층의 Al 조성이 0.1일 때 RPG VCSEL의 최대 출력 전력이 24.32 mW에 도달하고 최대 전력 변환 효율이 51.7%에 달함을 보여주었다. 간격층의 밴드 구조를 분석하여 RPG VCSEL 능동 영역 내에서의 캐리어 전달 특성을 연구하였다. 연구 결과, Al 조성 조절이 밴드 구조를 조절하고 복사 재결합 확률을 제어할 수 있음을 보여주었으며, 이는 간격층 내 전자와 정공의 누적을 효과적으로 줄여 비복사 재결합을 감소시킨다. 본 연구는 변형 보상 양자우물 RPG 능동 영역 간격층 재료 선택에 대한 이론적 지침과 데이터 지원을 제공한다.

수직 공동 면 발광 레이저;고출력;공진 주기 이득 능동 영역;AlₓGa₁₋ₓAs 간격층