GaN 기반 레이저 다이오드(LD) 구조에서 p형 도핑 층의 도핑 농도와 프로파일을 최적화하는 것은 필수적이다. 이는 도핑 농도에 따라 레이저 출력 전력과 동작 전압 사이의 상충(trade-off)이 발생하기 때문이다. 본 연구에서는 p-AlGaN 클래딩 층에서 비균일 도핑 분포를 갖는 GaN 기반 청색 LD 구조를 제안하고, 수치 시뮬레이션을 통해 모드 손실을 감소시키면서 향상된 효율 특성을 입증하였다. p-AlGaN 클래딩 층에서 균일, 선형, 이차(quadratic) 도핑 프로파일을 갖는 LD의 레이저 출력 전력, 동작 전압 및 벽면 플러그 효율(wall-plug efficiency, WPE)을 비교하였다. 도핑 농도가 점점 더 비균일해질수록, 레이저 모드가 p-AlGaN 클래딩 층과 중첩되는 정도가 감소하여 레이저 출력 전력이 현저히 증가한다. 그러나 이러한 비균일 도핑 프로파일은 저도핑 영역이 확장됨에 따라 동작 전압을 증가시키는 결과도 초래한다. p형 클래딩 층에서 비균일 도핑 분포를 최적화한 결과, 종래의 균일 도핑 p-클래딩 층에 비해 WPE가 5% 이상 향상된 것으로 나타났다. 제안된 LD 구조 설계는 고출력 GaN 기반 LD의 효율을 향상시킬 것으로 기대된다.

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