• 한국광학회지
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• 제20권1호
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• pp.29-33
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• 2009

본 연구에서는 저간섭성 반사계(Optical low-coherence reflectometry)를 이용하여 한 번의 측정으로 투명 시료의 두께와 굴절률을 동시에 측정하는 기술을 제안하였다. 제안된 방법은 유한 반경을 가진 시준된 광속을 시료의 경계 영역으로 입사시키는 것으로써, 시료가 있는 부분과 없는 부분으로부터 반사된 광속에 의한 간섭 무늬들을 한 번에 획득할 수 있다. 한번의 측정을 통해 얻어진 두 종류 간섭 무늬들의 상대적인 위치 차이를 이용하여 시료의 두께와 굴절률을 동시에 결정할 수 있었다. 굴절률의 정밀도는 이송장치의 위치 정밀도가 향상되고, 시료의 두께가 두꺼워 질수록 개선될 수 있으며, 본 실험에서는 약 $10^{-3}$의 정밀도로 굴절률을 결정할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.446-446
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• 2009

표면 패시베이션 기술로 이용되는 수소화된 실리콘 질화막은 제조원가의 절감을 위한 실리콘 기판재료의 두께 감소에 따른 특성상의 문제점을 해결하기 위해 중요한 영향을 미치는 요소이다. 실리콘 질화막은 강한 기계적 강도, 우수한 유전적 특성, 수문에 의한 부식과 유동적 이온에 대한 우수한 저항력 때문에, 반도체 소자 산업에서 널리 사용되고 있다. 수소화된 실리콘 질화막은 반사방지 특성과 함께 표면 패시베이션의 질을 향상시킬 수 있다. 굴절률 1.9 ~ 2.3 범위에서 쉽게 변화 가능한 수소화된 실리콘 질화막은 굴절률 1.4 ~ 1.5 사이의 열적 산화막 보다 효과적인 반사방지막이다. 수소화된 실리콘 질화막을 사용한 태양전지에서는 효율을 높이기 위해서 기판 표면에서의 케리어 재결합이 억제되어져야한다. 또한, 수소화된 실리콘 질화막은 최적화된 두께와 굴절률을 가져야한다. 본 연구에서는 고효율 태양전지에 적용하기 위해 반송자 수명이 향상된 수소화된 실리콘 질화막을 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 증착하였다. 박막은 $250^{\circ}C\;{\sim}\;450^{\circ}C$에서 증착되었으며 증착된 박막은 1.94 to 2.05 굴절률 값을 가지고 있다. 반송자 수명을 증가시키기 위해 $650^{\circ}C\;{\sim}\;950^{\circ}C$에서 어닐링 하였고 반송자 수명을 측정하여 패시베이션 특성을 분석하였다. 수소화된 실리콘 질화막은 $850^{\circ}C$의 어닐링 온도와 굴절률 2.0 조건에서 가장 좋은 반송자 수명을 나타냈다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.426.2-426.2
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• 2014

Wavefront control은 렌즈, 거울 등을 포함한 많은 광학소자를 대체할 수 있는 기술이며, 이는 광 직접 소자 개발에 매우 유용하다. 기존의 Distributed bragg reflector (DBR) 구조의 경우 lattice mismatch, 낮은 효율, 작은 굴절률 차이의 물질만을 사용해야 하는 문제 등으로 광 직접 소자에의 적용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계점을 극복하고, 더 나아가 광학소자 구조 내에서의 빛의 거동을 조절하기 위해서 High-index contrast grating (HCG), 즉, 큰 굴절률 차이가 나는 물질로 이루어진 격자 구조 내의 빛이 가지는 waveguide 특성에 대한 연구가 수행되었다. 굴절률 차이가 큰 물질을 sub-wavelength의 주기적인 혹은 비주기적인 격자 구조로 만듦으로써 투과된 빛의 투과도와 위상 등을 조절할 수 있고 이를 통해 빛의 초점 거리, 휘어짐을 조절 할 수 있다. HCG 구조 내의 빛의 거동을 Rigorous coupled wave analysis (RCWA) 및 Finite element method (FEM) 계산을 이용하여 시뮬레이션 하였다. RCWA 계산을 통해 주기 격자구조의 투과도 및 반사도, 빛의 위상을 계산하여 비주기를 갖는 전체적인 HCG 구조를 결정하였고, FEM 계산을 통하여 그 구조 내에서 빛의 거동을 시뮬레이션 하였다. 1,300 nm 파장의 빛이 광원으로 사용되었고 시뮬레이션을 위해 낮은 굴절률의 물질로 ITO, 높은 굴절률의 물질로는 Si이 사용되었다. $15{\mu}m$ 포커싱, $7.91^{\circ}$의 휘어짐을 시뮬레이션 하였고, 실제 소자 공정을 하여 제작한 후, 광 측정 결과 포커싱은 $15{\mu}m$, 휘어짐은 $4.5{\sim}6.5^{\circ}$를 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 HCG구조체를 통하여 빛의 엔지니어링이 가능함을 알 수 있었다. HCG구조체는 빛이 투과하는 광학 소자의 전반에 적용이 가능하며 더 나아가 인위적인 빛의 엔지니어링이 가능함을 시사한다.

• 한국진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.138-147
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• 2008

RF 스퍼터링 시스템을 이용하여 $SiO_2/TiO_2/ZrO_2$ 광대역 반사방지막을 단계별로 제작하였고, 분광타원계와 $UV-V_{is}$ 분광광도계를 이용하여 박막의 두께, 굴절률 및 투과율 스펙트럼을 300$\sim$900nm의 파장 영역에 걸쳐 측정 및 분석하였다. 측정 및 분석된 박막의 두께, 굴절률 및 투과율 스펙트럼을 설계값과 비교 평가한 결과 각층의 두께, 굴절률의 차이에 따른 투과율의 변화를 분석할 수 있었고, 박막의 두께보다는 굴절률과 굴절률의 분산형태가 투과율의 변화에 더 크게 기여함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4131-4136
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• 2015

본 논문은 반사방지막의 성능을 더 정확히 비교 및 분석하기 위하여 기존 방법과 달리 반사방지막에 수직입사가 아닌 입사각이 $8^{\circ}$에서 $60^{\circ}$까지 변화한다고 가정하고 단층 구조와 다층 구조의 반사방지막의 평균반사율을 계산하고 비교하였다. 입사파의 파장범위를 400 nm ~ 1200 nm 라고 가정하고, 분석에 사용된 반사방지막의 구조는 두께 180 nm인 1차 및 5차 함수의 굴절률 분포를 갖는 6층 구조와 균일한 굴절률 분포를 갖는 단층구조이다. 분석 결과로써 180 nm 단층구조의 경우 평균반사율이 19.6 % 이고, 같은 두께의 6층 구조의 1차 함수 굴절률 분포에서는 14.2 % 이고, 5차 함수 경우에는 11.6 %의 결과를 얻어 균일한 굴절률 분포의 단층구조 보다 5차 함수 굴절률 분포를 갖는 6층 구조의 경우 약 8%의 반사율 감소 효과를 보았다. 이러한 결과는 향후 광소자 및 광 필터에 적용되는 반사방지막 제작에 용용 될 수 있다고 판단된다.

• 한국안광학회지
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• 제8권2호
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• pp.57-63
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• 2003

본 연구에서는 안경렌즈의 전면굴절력, 굴절률, 그리고 중심 두께의 변화에 따라 상측정점초점면에 맺는 착락원 직경 변화를 조사하기 위해 Code V와 LOSA 2.0 프로그램을 사용하였으며, 상측정점굴절력이 -4.00D이고 직경이 70 mm인 근시교정용 안경렌즈를 고려하였다. 또한 안경렌즈의 전면 굴절력은 0~10D, 중심 두께는 1.1~2.0mm 그리고 굴절률은 $n_d$ = 1.498, 1.523, 1.586, 1.60인 경우를 각각 고려하였다. 안경렌즈의 전면굴절력이 증가할수록 상측정점초점면에서 맺는 착락원 직경의 크기는 급격하게 증가하였다. 또한 안경렌즈의 굴절률이 증가한 경우에 상측정점초평면에 맺는 착락원 직경의 크기는 감소하였으며, 전면굴절력의 변화에 따른 착락원 직경의 크기 변화는 작았다. 안경렌즈의 중심 두께가 증가할수록 상측정점초평면에 맺는 착락원 직경 크기에는 거의 영향이 없지만 안경렌즈의 가장자리의 두께는 증가하였다. 이러한 결과로부터 구면렌즈의 경우에는 전면굴절력이 작고, 굴절률이 클수록 상측정점초평면에서 더 좋은 결상을 하고 있음을 알 수 있다.

• 한국안광학회지
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• 제7권2호
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• pp.27-31
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• 2002

4성분 $Li_2O-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2$ 유리들을 $R({\equiv}Li_2Omole%/B_2O_3mole%)$과 $K({\equiv}(Al_2O_3mole%+SiO_2mole%/B_2O_3mole%)$에 의해 제작하여 유리들의 구조를 굴절률 (refractive index)과 Vicker's 경도(hardness)의 변화를 측정하여 분석하였다. 먼저, 굴절률의 증가는 유리 내부구조의 분극률을 증가시키는 $Li^+$ 양이온 수의 증가에 우선적으로 의존하여 증가하였으며, 적은 양의 리튬 산화물($Li_2O$)이 첨가된 영역에서는 굴절률은 리튬 이온 양에 의존하며, 많은 양의 리튬 산화물이 첨가된 영역에서는 큰 몰 부피를 갖고 하나의 비가교 산소를 갖는 $BO_3{^-}$ 단위들의 형성으로 유리 구조 내의 몰 부피 증가로 유리들의 굴절률의 증가가 둔화되었다. 그리고 알루미늄 산화물($Al_2O_3$)과 규소 산화물($SiO_2$)의 증가에 따라 굴절률의 감소는 $Al_2O_3$와 $SiO_2$에 의해 형성되어진 $AlO_4$ 단위들과 $SiO_4{^-}$ 단위들이 붕소 산화물($B_2O_3$)에 의해 형성되어진 $BO_4$단위들보다 몰 부피의 증가로 감소되어졌다. 또한, 경도의 증가는 유리 망목구조에 형성되어지는 $BO_4$ 단위 수에 의존하였으며, 경도의 감소는 유리 망목구조를 개방화시키는 $BO_3{^-}$ 단위 수에 의존하여 감소함을 알 수 있었다.

• 한국안광학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-5
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• 2003

4성분 $Na_2O-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2$ 유리들을 $R({\equiv}Na_2O\;mole%/B_2O_3\;mole%)$과 $K({\equiv}(Al_2O_3\;mole%+SiO_2\;mole%)/B_2O_3mole%)$에 의해 제작하여 유리들의 구조를 굴절률(refractive index)과 vicker's 경도(hardness)의 변화를 측정하여 분석하였다. 먼저, 굴절률의 증가는 유리 내부구조의 분극률을 증가시키는 $Na^+$ 양이온수의 증가에 우선적으로 의존하여 증가하였다. 적은 양의 소듐 산화물($Na_2O$) 이 첨가된 영역에서 굴절률은 소듐 이온 양에 의존하였으며, 많은 양의 소듐 산화물이 첨가된 영역에서는 큰 몰 부피를 갖고 하나의 비가교 산소를 갖는 $BO_3{^-}$ 단위들의 형성으로 유리 구조 내의몰 부피 증가로 유리들의 굴절률의 증가가 둔화되었다. 그리고 알루미늄 산화물($Al_2O_3$)과 규소 산화물($SiO_2$)의 증가에 따라 굴절률의 감소는 $Al_2O_3$와 $SiO_2$에 의해 형성되어진 $AlO_4$ 단위들과 $SiO_4{^-}$ 단위들이 붕소 산화물($B_2O_3$)에 의해 형성되어진 $BO_4$ 단위들보다 몰 부피의 증가로 감소되어졌다. 또한, 경도의 증가는 유리 망목구조에 형성되어지는 $BO_4$ 단위 수에 의존하였으며, 경도의 감소는 유리 망목구조를 개방화시키는 $BO_3{^-}$ 단위 수에 의존하여 감소함을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제21권5호
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• pp.190-194
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• 2010

본 연구에서는 측면연마 된 광섬유 브래그 격자를 측면 연마하고 폴리머 상부층(overlay)를 형성시켜 외부 굴절률과 온도를 동시 측정할 수 있는 광섬유 센서 소자를 제안하였다. 외부굴절률 변화에 민감하지 않는 광섬유 브래그 격자를 이용하여 온도를 측정하고 격자를 측면 연마한 후 폴리머 코팅에 의해 소산장 결합을 유도하여 외부 굴절률 변화를 측정하게 된다. 측면 연마된 광섬유 브래그 격자의 온도 민감도는 0.01 nm/oC로 측정되었고 폴리머 상부층의 온도 민감도는 -0.58 nm/oC로 측정되었고 선형구간 별(1.33-1.39, 1.39-1.42, 1.42-1.44) 굴절률 민감도는 498.8 nm/RIU, 694.9 nm/RIU, 1312 nm/RIU로 측정되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.164-164
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• 2012

저진공 (＞100 mTorr)에서 냉음극 변압기 전원 소스를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 시스템을 개발하였다. 또한 이 장치를 이용하여 Tetraethylorthosilicate (TEOS)를 기화시켜 이산화규소 ($SiO_2$) 박막 증착 기술을 연구하였다. 공정 압력은 400~1,000 mT이었다. 증착된 박막의 박막 두께, 굴절률 등의 측정을 실시하였다. 결과를 요약하면, 플라즈마 공정 압력이 증가함에 따라 박막 증착 속도는 약 200~300 A/min이었다. 또한 전압이 1,100에서 2,100 V로 증가함에 따라 산화막의 증착 속도는 약 300에서 40 nm/min으로 증가하였다. TEOS만을 사용하였을 때 굴절률은 약 1.5~1.6정도였다. 그러나 TEOS에 산소를 추가하면 자연 산화막의 굴절률인 1.46을 쉽게 얻을 수 있었다. 초기 연구 결과를 정리하면 냉음극 변압기 플라즈마 장치는 향후 실용적인 산화막 플라즈마 증착 연구 장치로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.