플라즈마는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 산업 분야에 이용된다. 플라즈마 공정 시 수율 향상을 위해 플라즈마를 진단하는 기술이 필요한데, 대표적으로 전자온도가 있다. 반도체 공정의 낮은 압력과 높은 밀도의 플라즈마에서 전자온도는 1~10 eV 정도인데, 0.5 eV정도의 아주 적은 차이로도 공정 결과에 큰 영향을 미친다. 플라즈마의 전자온도를 측정하는 방법은 전기적 탐침 방법인 랑뮤어 탐침(Langmuir Probe)과 와이즈 프로브(Wise Probe)를 이용한 방법, 그리고 광학적 방법인 방출분광법(OES : Optical Emission Spectroscopy)이 있다. 전기적 탐침 방법은 직접 플라즈마 내부에 탐침을 넣기 때문에 불활성 기체를 사용한 공정에서는 잘 작동하지만 건식식각이나 증착에 사용할 경우 탐침의 오염으로 인한 오동작, 공정 시 생성된 샘플에 영향을 줄 수 있다는 단점이 있다. 반면에 방출분광법은 광학적 진단으로, 플라즈마를 사용하는 공정 진행 중에 외부에 광학계를 설치하여 플라즈마에서 발생하는 빛을 광학적으로 분석하기 때문에 공정에 영향을 미치지 않고, 공정 장비에 적용이 쉬운 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 RF Power를 인가한 유도결합플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 공정에서 아르곤 가스와 산소 혼합가스 분압과 인가전압을 변화시켜 플라즈마 방출광 세기 변화에 따른 전자온도를 측정하였다. 전자온도 측정에는 전기적 방법인 랑뮤어 탐침, 와이즈 프로브를 이용한 방법과 광학적 방법인 방출분광법을 사용하여 측정하였으며 이를 비교 분석하였다.
본 연구에서는 광논리 및 광접속에 응용할 수 있는 GaAs/AIGaAs 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.
작은 직경의 외부 전극 형광램프와 냉음극 형광램프는 LCD-TV의 광원으로 사용하고 있다. 교류 전압으로 구동되는 외부전극 형광램프와 교류 및 직류 전압으로 구동되는 냉음극 형광램프에서 광 방출 신호를 관측하였다. 이러한 빛은 양광주의 고전압부에서 접지부로 $10^5-10^6\;m/s$의 속도로 전파한다. 램프에서 방출된 광이 양광주를 따라 전파하는 현상은 일반 형광등과 네온싸인관에서도 동일하게 관측된다. 이러한 빛의 전파 현상은 지난 70년의 형광 램프 역사상 처음 관측되었다. 양광주 영역의 플라즈마는 높은 전압과 수 십 kHz가 인가되는 전극부에서 발생한 고밀도 플라즈마의 확산으로 생성된다. 고전압이 인가된 전극부에서 발생한 고밀도의 플라즈마는 인가되어지는 구동 주파수에 해당하는 섭동으로 작용하여 플라즈마 파동으로 양광주 영역으로 전파된다. 이러한 플라즈마 파동은 고밀도 전극부에서 저밀도 양광주 영역으로 플라즈마 밀도의 차이에 의하여 된다. 이때 파동의 전파 속도는 관 전류에 따라 달라진다. 타운젠트 방전 이전의 저 전류일 때는 ${\sim}10^5\;m/s$이며, 타운젠트 방전 이후 글로우 방전에서의 전파 속도는 ${\sim}10^6\;m/s$로 증가한다. 또한 타운젠트 방전 이전의 저 전류에서는 파동이 감쇠하는 경향을 보이며, 고 전류에서의 파동의 감쇠는 매우 작다. 관측된 광신호의 결과로부터 전파되는 파동의 원인은 플라즈마 확산에 의한 밀도의 차이에 의한 것으로 해석된다. 즉, 수 십 kHz의 구동 주파수를 갖는 플라즈마 파동이 양광주의 플라즈마 밀도 구배에 의하여 전파된다. 이러한 파동은 높은 전압이 인가되는 전극부에서 낮은 전압부로 향하는 조류의 흐름과 같이 나타난다.
식물이 생장하고 발육하며 자신의 생명을 유지해 나가기 위해서는 끊임없이 에너지를 공급받아야 하는데, 이 에너지의 공급원은 태양으로부터 오는 광에너지이다. 이러한 광에너지는 엽록소(chlorophyll)를 함유한 녹색식물의 잎이나 줄기 등에서 기공(stomata)을 통하여 흡수되는 이산화탄소($CO_2$)와 뿌리에서 주로 흡수되는 물($H_2O$)로부터 당류ㆍ전분과 같은 탄수화물을 합성하고 산소를 방출하는데 이러한 광에너지가 화학에너지로 변환되는 과정을 광합성(photosynthesis) 또는 탄소동화작용(carbon assimilation)이라고 한다. (중략)
실리콘은 반도체 산업에 이용되는 주된 물질로, 원가, 기능성, 신뢰도 등의 면에서 이점을 가지고 있기 때문에 실리콘칩 위에 기존의 전기적 소자와 광전기적 소자들을 집적하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 특히 실리콘 나노결정 (nc-Si)으로부터 가시광 방출을 관측한 이래, 이를 기반으로 한 광학적 능동매질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 최근에는 nc-Si을 이용한 LED와 어븀이 첨가된 nc-Si을 이용한 nc-Si/silica 광 도파로 광증폭기에서의 광학적 이득이 보고 된 바 있다. (중략)
본 논문에서는 통상적인 LED 구조 위에 추가적으로 상부 층을 형성하여 LED의 광 추출 효율을 개선하였다. 상부 층의 두께 및 굴절률 변화에 따른 LED의 광 방출 특성을 전산모사하였고 광 추출 효율이 개선되는 조건을 분석하였다. 약 1.05~1.40의 굴절률 범위에서 LED의 광방출이 증가하였다. 또한, 이 범위에서 두께가 증가할수록 광방출이 증가하였다. 굴절률이 1.30@589.3 nm인 인덱스 매칭 액체를 실제 LED의 상부 층으로 형성하여 LED의 광 추출 효율이 약 22% 정도 향상됨을 실험적으로 보였다. 이렇게 LED 위에 상부 층을 형성하는 개념은 간단하게 LED의 광 추출 효율을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구는 젤라틴-신남산 접합체를 알긴산나트륨 마이크로스피어에 코팅하여 광 민감성 마이크로스피어를 제조하여 광 민감성을 관찰하였다. 광 민감성 마이크로스피어는 W/O (water-in-oil) 에멀젼법을 이용하여 알긴산나트륨 마이크로스피어를 만든 후 젤라틴-신남산 접합체를 알긴산나트륨 마이크로스피어 표면에 코팅시켜 제조하였다. 젤라틴-신남산 접합체의 합성은 젤라틴의 아미노 그룹과 신남산의 카복실 그룹 사이의 아미드화반응으로 결합하였다. 알긴산나트륨 마이크로스피어 표면의 젤라틴-신남산 접합체의 코팅은 SEM-EDS의 결과로 확인하였다. 또한 형성된 접합체에 결합된 신남산의 흡광도를 측정하여 알긴산나트륨 1 g당 젤라틴-신남산 접합체가 0.13 g이 코팅된 것을 확인했다. 코팅된 마이크로스피어를 SEM을 통해 마이크로스피어의 크기가 $10{\mu}m$인 것을 확인했다. 광 민감성의 관찰을 위해 365 nm와 254 nm 파장의 자외선을 조사하여 이량화 정도를 측정한 결과 이량화 정도가 49%와 28%였다. 마이크로스피어의 방출경향을 관찰하기 위해 모델약물로 FITC-dextran을 사용하여 알긴산나트륨 마이크로스피어에 봉입하여 방출실험을 진행하였고 그 결과 약 42%의 FITC-dextran이 방출되었다. 결과적으로 젤라틴-신남산 접합체가 코팅된 마이크로스피어는 광 반응성을 가지는 약물전달체로 사용될 수 있을 것이다.
GaN 기반의 InGaN/GaN 다중양자우물(MQW) 구조의 발광다이오드는 다양한 파장대의 가시광을 방출하는 소자로 교통 신호등, 디스플레이, LCD backlight, 일반 조명까지 넓게 응용되고 있다. 그러나, 이러한 응용을 위해서는 전류 주입 효율, 내부양자효율, 광추출 효율을 개선하는 연구를 통한 발광 다이오드의 광효율을 높이는 연구가 필수적이다. 최근 많은 연구 개발에 의해 내부양자효율은 크게 향상 되었지만, 광추출 효율은 GaN (n=2.4)와 공기 (n=1)의 굴절률 차이에 의해 아직까지 낮은 실정이다. 광추출 효율을 개선하기 위해 반사전극, 전방향 반사전극, 표면 거칠기, Chip 성형 등의 기술이 제안되고 있다. 본 연구는 LED의 광추출 효율을 높이기 위해 다양한 모양의 Hydrothermal 법에 의해 성장된 ZnO 나노 구조 및 나노스피어 리소그라피를 통한 폴리스티렌 나노 구체의 주기적인 배열에 따른 특성을 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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