• 한국광학회지
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• 제18권5호
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• pp.351-361
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• 2007

마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 광기록 매체인 GST 박막과 보호층인 $ZnS-SiO_2$ 박막 또는 $Al_2O_3$ 박막을 c-Si 기판위에 증착한 뒤 in-situ 타원계를 사용하여 상변화 광기록층인 GST 시료의 타원상수 온도의존성을 실시간으로 측정한 결과 $300^{\circ}C$ 이상의 온도에서 GST의 고온 타원상수는 가열 환경 및 보호층의 종류에 따라 큰 차이를 보여주었다. 가열 환경 및 보호층의 종류에 따라 GST의 고온 타원상수가 달라지는 원인인 $1{\sim}2$시간의 긴 승온시간을 줄이기 위해 Phase-change Random Access Memory(PRAM) 기록기를 사용하였고 수십 ns 이내의 짧은 시간 내에 순간적으로 GST 시료를 가열 및 냉각하였다. GST층이 손상되지 않고 결정화 및 고온 열처리가 되는 PRAM 기록기의 기록모드와 레이저출력 최적조건을 찾았으며 다층박막 구조에서 조사되는 레이저 에너지가 광기록층인 GST에 흡수되는 양과 이웃하는 층으로 전파되는 양을 열확산방정식으로 나타내고 이를 수치해석적으로 풀어 레이저출력과 GST 박막의 최고 온도와의 관계를 구하였다. 지름이 1um 정도인 레이저스폿을 대략 $0.7{\times}1.0mm^2$의 면적내에 촘촘히 기록한 다음 고온 열처리된 GST 시료의 분광타원데이터를 500 um의 빔 크기를 가지는 마이크로스폿 분광타원계를 사용하여 구하고 그 복소굴절률을 결정하였다. In-site 타원계를 사용할 때에 가열 환경 보호층 물질의 영향을 크게 받은 GST의 고온 복소굴절률은 PRAM 기록기를 사용하였을 때에는 가열환경이나 보호층의 종류에 무관하게 안정된 값을 보여주었다 Atomic Force Microscope(AFM)과 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 통해 관찰한 GST 다층박막시료의 고온 열처리 전후 표면미시거칠기 변화도 PRAM 기록기를 사용할 때에는 in-situ 타원계를 사용할 때보다 1/10 정도의 크기를 보여주어 PRAM 기록기와 분광타원계를 사용하여 결정한 GST의 고온광학물성의 신뢰성을 확인하여 주었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.399-407
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• 2009

레이저 유도붕괴 분광법(LIBS)은 물질상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 신체 접촉시 오염 우려 및 미량 시료도 전처리 없이 동시에 많은 종류의 원소 분석으로 분석과정이 단순하고 신속하게 분석이 가능하며, 소형화된 레이저의 개발로 시료의 직접적인 채취가 어려운 조건의 현장분석에도 적합하다. 농산물 안정성 평가나 친환경 농업 및 정밀농업을 위한 조사 등에 활용될 수 있는 비파괴 실시간 정량분석기술로서 LIBS 분석법의 토양분석 가능성을 평가하고자 표준광물, 미국의 표준기술연구소의 표준토양, 미국 테네시주 초지 및 밭토양을 대상으로 토양 구성성분의 정성 정량적 분석에 필요한 측정조건을 조사하고 이를 토대로 LIBS에 의한 농도값과 기존의 화학분석법을 통해 측정한 결과를 비교하였다. LIBS 측정은 펄스형 Nd:YAG 레이저(Minilite II, Continuum, Santa Clara, CA)에서 나오는 1064 nm 에너지 파장의 광원을 시편의 플라즈마를 생성시키는데 사용하였고, 25 mJ/pulse 여기 에너지 빔을 펄스폭 35 ns, 펄스 반복 주기 10 Hz, 노출시간 10 s 동안 시료의 표면에 조사하였다. LIBS 분광은 0.03 nm의 해상력으로 200 nm에서 600 nm의 영역에서 50 m 이하로 분쇄하여 원형 펠렛 형태로 압축시킨 시료를 10 rpm의 속도로 회전시키면서 상온 상압의 실험실 조건에서 수행되었다. LIBS를 이용한 토양 중 주요한 원소의 적정 파장(nm)은 Al(I) 309.2 nm, Ca(I) 422.6 nm, Fe(I) 406.4 nm, Mg(I) 285.2 nm, Na(I) 589.2 nm, Si(I) 288.2 nm, Ti(I) 398.9 nm 이었다. LIBS의 피크강도가 물질 중 원소의 농도가 증가됨에 따라 각 원소의 특정 파장대에서 일정하게 증가되는 것으로 나타나고 있으나 표준물질의 LIBS의 신호비와 원소비를 통해 측정된 검량곡선의 상관계수($r^2$)는 0.863에서 0.977의 범위로 원소별로 상이할 뿐만 아니라 0.98에 미치지 못하였다. 또한, 토양 중 분석대상원소에 대하여 기존 ICP-AES에 의한 표준방법으로 분석된 시료의 측정값과 비교하여 상대적인 오차는 대략적으로 (-)40%에서 80%이상이며, 평균오차는 32.2%로 표준척도 20% 이상을 초과하였다. LIBS에 의한 토양분석은 토양의 조성과 입자의 크기에 따른 매질효과(matrix effect)로 표준물질의 검량곡선에서 결정계수가 낮고, 원소별 함량도 기준의 표준방법과 비교할 때 오차가 컸다. 따라서 LIBS에 의한 토양분석은 정성적인 분석 수준의 정밀도를 보였으며, 토양 매질의 영향을 최소화하기 위하여 기존의 분쇄 펠렛형 시료조제 및 회전측정 이외의 다양한 토양매질의 표준물질(standard reference material)의 확보, 새로운 전처리 방법 및 측정상 방법개선 등 신뢰성 있는 정량 분석을 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.405-405
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• 2012

에너지 갭의 크기가 큰 ZnO는 큰 여기자 결합과 높은 화학적 안정도를 가지고 있기 때문에 전자소자 및 광소자로 많이 응용되고 있다. ZnO는 광학적 및 전기적 성질의 여러 가지 장점 때문에 메모리, 나노발전기, 트랜지스터, 태양전지, 광탐지기 및 레이저와 같은 여러 분야에 많이 사용되고 있다. Zn와 쉘 구조가 비슷한 Cu 불순물은 우수한 luminescence activator이고 다양한 불순물 레벨을 만들기 때문에 전기적 및 광학적 특성을 변화하는데 좋은 도핑 물질이다. Cu가 도핑된 ZnO 나노구조를 전기화학적 증착법을 이용하여 형성하고, 형성시간의 변화에 따른 구조적 및 광학적 성질에 대한 관찰하였다. ITO 코팅된 유리 기판에 전기화학증착법을 이용하여 Cu 도핑된 ZnO를 성장하였다. Sputtering, pulsed laser vapor deposition, 화학기상증착, atomic layer epitaxy, 전자빔증발법 등으로 Cu 도핑된 ZnO 나노구조를 형성하지만 본 연구에서는 낮은 온도와 간단한 공정으로, 속도가 빠르고 가격이 낮아 경제적인 면에서 효율적인 전기 화학증착법으로 성장하였다. 반복실험을 통하여 Cu의 도핑 농도는 Zn과 Cu의 비율이 97:3이 되도록, ITO 양극과 Pt 음극의 전위차가 -0.75V로 실험조건을 고정하였고, 성장시간을 각각 5분, 10분, 20분으로 변화하였다. 주사전자현미경 사진에서 Cu 도핑된 ZnO는 성장 시간이 증가함에 따라 나노세선 형태에서 나노로드 형태로 변하였다. X-선 회절 측정결과에서 성장시간이 변화함에 따라 피크 위치의 변화를 관찰하였다. 광루미네센스 측정 결과는 Oxygen 공핍의 증가로 보이는 500~600 nm 대의 파장에서 나타난 피크의 위치가 에너지가 큰 쪽으로 증가하였다. 위 결과로부터 성장 시간에 따른 Cu 도핑된 ZnO의 구조적 및 광학적 특성변화를 관찰하였고, 이 연구 결과는 Cu 도핑된 ZnO 나노구조 기반 전자소자 및 광소자에 응용 가능성을 보여주고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.338-338
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• 2012

사파이어 ($Al_2O_3$)는 높은 밴드갭 에너지 (~19.5 eV)를 가진 물질로서 우수한 내마모성, 강도, 전기 절연성 및 안정한 화학적 특성을 갖고 발광다이오드 기판, 보석재료 등 각종 산업 및 기술적 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 플립칩 발광다이오드 구조의 경우 광추출효율을 향상시키기 위해 높은 투과도를 갖는 사파이어 기판이 요구되어 왔으며, 지금까지 건식/습식식각방법을 이용한 사파이어 표면에 마이크로 크기의 심한 거칠기 또는 요철이 형성된 나노크기의 격자구조를 형성시키는 연구가 진행되어 오고 있다. 그 중, 나노 크기의 격자구조는 공기에서 반도체 기판까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖기 때문에 표면에서 생기는 Fresnel 반사 손실을 줄일 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 식각 마스크가 필요한데, 형성 방법으로 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등이 있으나, 비싼 가격과 복잡한 공정 절차 등의 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 식각 마스크 패턴을 위해, 보다 저렴하고 간단한 실리카 나노구 및 열적응집 금 나노 입자를 이용하였다. 양면 폴리싱 c-plane 사파이어 기판을 사용하였고, 단일 층의 주기적인 실리카 나노구를 기판 표면에 스핀코팅에 의해 도포한 후 유도결합플라즈마 식각 장비를 이용하여 식각하여 주기적인 패턴을 갖는 렌즈모양의 격자구조를 형성하였다. 그리고 주기적으로 형성된 격자 위에 열 증착기를 이용하여 금 박막을 증착한 후 급속열적어닐닝(rapid thermal annealing)을 이용하여 열처리함으로써 비주기적인 금 나노입자를 형성시켰다. 형성된 금 나노패턴을 이용하여 동일한 조건으로 식각함으로써 광대역 및 전방향성 높은 투과도를 갖는 원뿔 모양의 사파이어 나노구조를 제작하였다. 제작된 샘플의 패턴 및 식각 형상은 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정하였다. 렌즈 모양 표면 위에 원뿔모양의 나노구조를 갖는 사파이어 기판은 일반적인 사파이어 기판보다 향상된 투과율 특성을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권2호
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• pp.83-89
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• 2003

기체전자증폭기는 기존의 기체검출기의 표류공간에 위치하여 표류전기장을 매우 짧은 거리에 걸쳐 전자사태가 가능한 세기(〉 $10^4$ V/cm) 이상으로 압축함으로써 기체이득을 향상시키는 개념적으로 간단한 기구이다 이 기구는 양면이 금속(구리)으로 얇게 코팅된 수십 $\mu\textrm{m}$ 두께의 절연성 foil에 화학적 에칭이나 고출력 레이저빔 천공방법을 이용하여 직경 100 $\mu\textrm{m}$ 이하의 미소 hole들을 100-200 $\mu\textrm{m}$ 간격으로 균일하게 뚫어 놓은 구조로 되어 있다. 본 연구에서는 다양한 실험조건에서 기체전자증폭기의 동작특성을 조사하였으며 또한 기체전자증폭기의 섬광특성을 이용하여 표준 CCD 카메라와 결합하여 X-선 영상을 획득함으로써 디지털 X-선 영상센서로서의 가능성을 제시하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.139-140
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• 2008

지상라이다는 고정도의 3차원 영상을 제공하고 레이저 빔을 현장이나 대상물에 발사하여 짧은 시간에 수백만점의 3차원좌표를 기록할 수 있는 최신 측량장비로서 다양한 응용분야에서 두각을 나타내고 있다. 본 연구에서는 지상라이다를 이용한 건축물의 3자윈 자동 윤곽선 추출을 다룬다. 지상라이다는 건축물의 3차원 윤곽선을 신속하게 추출할 수 있지만 지상기반 시스템이므로 여러 가지 장애물 때문에 건국물의 하단부에서는 추출이 쉽지 않다. 기존 항공라이다를 이용한 알고리즘에서는 사진의 색상차나 모폴로지 특성에 의존하여 범위를 제한하고, 이를 기반으로 윤곽선을 추출하였다. 하지만 지상라이다의 경우 항공라이다에 비해 분해능이 월등히 높다. 또한, 지상라이다는 지상에서 측정하기 때문에 항공라이다에서 어려운 건축물의 측면이나 정면도 윤곽선 추출이 가능하기 때문에 본 논문에서는 사진을 이용하지 않고 전처리를 하지 않은 데이터를 직접 이용하여 건물의 정면 윤곽선을 추출하는 것을 제안한다. 건물의 크기와 데이터 수 즉, 라이다로 측정한 포인트 수를 고려한 효율적인 Decimation방법을 제안하고 또한, Decimation된 데이터이서 지역적으로 제일 큰 값과 작은 값을 찾아낸다. 그 중 많이 벗어난 점을 편차를 이용하여 제거한다. 이렇게 찾아낸 건축물의 외곽점들을 이어 만든 윤곽선을 최종적으로 보간하여 좀 더 현실과 가까운 윤곽선 추출 방법을 제안한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권2호통권95호
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• pp.145-152
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• 1999

This paper presents the principle and experimental results of a non-contact surface roughness measurement by means of screen projected pattern of lase beam reflected from a polished surface. In the reflected laser beam pattern especially from a fine surface like ground or polished one, light intensity varies from the center fo the image to its boundary as the Gaussian distribution. The standard deviation of a light intensity distribution is assumed to be a good non-contact estimator for measuring the surface roughnes, because the light reflectivity is known to be well related with the surface roughness. This method doesn't need to discriminate between the specularly reflected light and the diffusely reflected one, whereas the scattered laser intensity method must do. Nor it needs to adjust the change of light intensity caused by environmental lights or specimen materials. Reflected laser beam pattern narrowly spreads out in the vertical direction to tiny scratches on the polished surface due to abrasives. The deeper the scratch the more the dispersion, which means the rougher surface. The standard deviation of the pattern is nearly in proportion to the surface roughness. Measurement errors by this method are shown to be below 10 percent compared with those obtained by a common contact method. The inclination of measuring unit from the normal axis causes the measurement errors up to 10 percent for an angle of 4 degree. Therefore the proposed method can be used as an on-the-machine quick roughness estimator within 10 percent measurement error.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.526-532
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• 2000

The paste on the glass or fabrication of the PDP(Plasma Display Panel) barrier rib was selectively etched using focused A $r_{+}$ laser(λ=514 nm) and Nd:YAG(λ=532, 266 nm) laser irradiation. The depth of the etched grooves increase with increasing a laser fluence and decreasing a laser beam scan speed. Using second harmonic of Nd:YAG laser(532 nm) the etching threshold laser fluence was 6.5 mJ/c $m^2$ for the sample of PDP barrier rib. The thickness of 180 ${\mu}{\textrm}{m}$ of the sample on the glass was clearly removed without any damage on the glass substrate by fluence of 19.5J/c $m^2$beam scan speed of 20${\mu}{\textrm}{m}$ /s. In order to increase the etch rate of the barrier rib material barrier rib samples heated by a resistive heater during laser irradiation. The heated sample has many defects and becomes to be fragile. This imperfection of the structure compared to the sample without heat treatment allows the effective etching by the focused laser beam. The etch rates were 65${\mu}{\textrm}{m}$/s and 270 ${\mu}{\textrm}{m}$/s at room temperature and 20$0^{\circ}C$, respectively.y.

• 한국진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.36-40
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• 2012

마이크로미터 크기의 역학적 공진기의 제작과 그 공진 주파수 변화를 이용하여 질량 변화량을 측정하는 방법에 대해 연구 하였다. 공진기의 공진 주파수를 측정하기 위해서 레이저의 간섭효과를 이용한 광학적 측정법을 사용하였는데 이 방법은 나노미터 스케일의 변위까지 감지할 수 있을 정도로 매우 감도가 높은 측정법이다. 공진기는 압전 세라믹(piezo ceramic) 위에 원자현미경(atomic force microscope)의 캔티레버를 붙여서 만들었는데 이 방법은 압전판이 캔티레버의 공진 주파수로 진동할 때 캔티레버의 변위가 가장 크게 변화됨을 이용한 것이다. 또한, 전자 빔 증착기(e-beam evaporation system)를 사용하여 금을 캔티레버 위에 증착하여 질량을 변화시킨 후에 질량 변화량에 따른 공진주파수의 변화량을 측정하였다. 이 공진기는 질량센서의 역할을 수행할 수 있으며 수 마이크로그램을 감지할 수 있는 감도를 가짐을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제17권1호
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• pp.54-59
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• 2006

본 논문에서는 집적 광학 광도파로 소자 기술을 적용하여 생화학 물질의 성분을 정밀하게 측정 가능한 광소자로서 폴리머 광도파로와 브래그 격자를 이용하는 구조를 최초로 제안하였다. 유효굴절률법과 전송행렬법을 이용하여 최적의 감도를 가지는 브래그 격자 광도파로를 설계하였으며 코아와 하부 클래딩의 굴절률이 각각 1.540, 1.430인 폴리머를 이용하여 코아 두께가 $3{\mu}m$ 인 구조의 반전립 광도파로를 제작하였다. 코아 층까지 완성된 도파로 위에 레이저 빔 간섭계와 플라즈마 에칭을 이용하여 격자를 형성한 뒤 격자표면에 20 nm 두께의 Au층을 증착하고 칼릭사린(calixarene) 단분자층을 만들어 바이오센서를 제작하였다. 제작된 광센서를 이용하여 PBS(phosphate bufferedsaline) 용액에 함유된 $K^+$의 농도에 따라 브래그 반사픽이 단파장으로 이동하는 것을 관찰할 수 있었다.