• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.279.1-279.1
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• 2014

글래스(glass), 폴리머 또는 쿼츠와 같은 투명기판은 렌즈, 디스플레이, 광검출기, 광센서, 발광다이오드 및 태양전지와 같은 광 및 광전소자 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 소자들의 경우, 광추출 또는 광흡수 효율을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 그러나 투명기판의 경우, 약 1.5의 굴절율로 인해 표면에서 4% 반사가 발생되는데, 이러한 광학적 손실은 소자의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 글래스와 공기 경계면에서 발생되는 광손실을 줄이기 위한 효율적인 무반사 코팅이 필요하다. 최근, 우수한 내구성 뿐만 아니라, 광대역 파장 및 다방향성에서 무반사 특성을 보이는 서브파장 주기를 갖는 나노구조(subwavelength structures)의 형성 및 제작 공정에 관한 연구가 보고되고 있다. 이러한 나노구조는 경사 굴절율 분포를 가지는 유효 매질을 형성하기 때문에 투명기판 표면에서의 Fresnel 반사로 인한 광손실을 줄일 수 있다. 또한, 무반사 서브파장구조를 형성하기 위한 패터닝 방법으로, 간단/저렴하고 대면적 제작이 용이한 열적 응집 공정을 이용한 자가정렬된 금속 나노입자 형성 기술이 널리 사용되고 있다. 따라서 본 실험에서는 열적 응집현상에 의해 형성된 비주기적 금 나노입자 식각 마스크 패턴 및 유도결합 플라즈마 장비를 이용하여 글래스 기판 위에 무반사 서브파장 나노구조를 제작하였다. 금 나노패턴 및 제작된 글래스 서브파장 나노구조의 식각 프로파일은 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR 스펙트로미터를 사용하여 빛의 투과율을 측정하였다. 또한, 제작된 샘플들에 대해서, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 표면 wettability를 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.186-186
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• 2011

태양전지의 효율을 증가시키기 위해서는 표면에서의 Fresnel 반사를 줄여 입사된 빛이 흡수층까지 잘 도달되도록 해야 한다. 그러나 결정질 실리콘의 경우, 굴절률이 높아 32% 이상의 표면반사율을 보이고 있어, 실리콘 태양전지 표면에 단일 또는 다중 박막의 무반사 코팅을 통해 반사율을 낮추는 방법이 널리 사용 되어 오고 있었다. 하지만, 이와 같은 코팅 방법은 열적팽창 불일치, 물질 선택의 어려움뿐만 아니라 낮은 반사율을 포함하는 파장 및 빛의 입사각 영역의 제한 등 여러 문제점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 표면에 서브파장의 주기를 갖는 나노구조(subwavelength structure, SWS)의 형성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 습식 식각보다 건식 식각을 이용한 SWS 제작 방법이 표면 profile을 제어하기 용이하나 패턴 형성을 위해 식각 마스크가 필요하다. 최근, 복잡하고 고가의 전자빔 또는 나노임프린트를 이용한 패턴 형성보다, 간단/저렴하며 대면적 제작이 용이한 금속 나노입자 마스크를 이용한 SWS의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 SWS의 무반사 특성은 표면 profile에 따라 크게 영향을 받는다. 따라서 본 실험에서는 열적 응집현상에 의해 형성되는 self-assembled Pt 나노입자 식각 마스크 및 $SiCl_4$가스를 사용한 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 이용하여 무반사 실리콘 SWS를 제작하였으며, SWS 표면 profile에 따른 구조적 및 무반사 특성을 조사하기 위해 다양한 공정조건을 변화시켰다. 실리콘 기판 위의 Pt 박막은 전자빔 증착(e-beaml evaporation)법을 사용하였고, 급속 열처리(RTA)를 통해 Pt 나노입자의 식각 마스크를 형성시켰다. Pt 나노입자들의 패턴 및 제작된 무반사 실리콘 SWS의 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-VIR-NIR spectrophotometer를 사용하여 350~1050 nm 파장 영역에서의 반사율을 측정하였다. ICP 식각 조건을 변화시켜 5% 이하의 낮은 반사율을 갖는 높이가 높고 쐐기 형태의 실리콘 SWS를 도출하였다.

• 한국통신학회:학술대회논문집
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• 한국통신학회 1992년도 하계종합학술발표회 논문집
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• pp.389-395
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• 1992

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 1999년도 제16회 광학 및 양자전자 학술발표회Proceedings of 16th Optics and Quantum Electronics Conference, 1999
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• pp.224-225
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• 1999

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.282.2-282.2
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• 2016

중적외선 물질에는 Ge, ZnS, ZnSe, Si 등이 있으나 고굴절율이므로 반사가 매우 크게 발생을 한다. 이를 줄이기 위해 다층 박막 무반사 코팅을 일반적으로 사용하지만 열에 취약함, 적합한 물질을 찾는 것이 매우 어려움, 다층 박막으로 제작 시 두께가 매우 두꺼워짐의 단점이 있다. 또한 Ge, ZnS, ZnSe 의 소재는 가격이 Silicon에 비해 매우 비싸다. 그러므로 RCWA(Rigorous Coupled Wavelength Analysis) 시뮬레이션을 이용하여 상대적으로 저렴한 소재임에도 고투과성을 지닌 중적외선용 무반사 실리콘 서브파장구조(Subwavelength Structures, SWSs)를 제안한다. 본 연구에서는 원기둥, 원뿔, 파라볼라, 잘린 원뿔(truncated cone) 등의 형태에 따른 투과율 특성을 파악하여 최적구조가 파라볼라 형태임을 증명하였다. 또한 서브파장구조의 주기, 높이의 특성을 조절하여 공정 시의 종횡비(Aspect ratio)를 고려한 최적형태를 제안하였다. 중적외선 영역($3{\mu}m{\sim}5{\mu}m$)에서 일반 Silicon의 적외선 영역에서 평균 55%의 낮은 투과율을 보이나, 양면에 무반사 구조를 설계 하였을 때 평균 94%의 높은 투과율을 확인할 수 있다. 다양한 형태를 가진 무반사 실리콘 서브파장 구조물을 RCWA 방식으로 계산함으로서 특성을 파악하며 최적구조를 설계 할 수 있다. 또한 단면에 비하여 양면으로 SWSs 구조를 제작할 시 매우 두드러지는 투과특성을 확인할 수 있다. 고굴절율이지만 뛰어난 투과특성을 이용하여 초소형 적외선 카메라 렌즈 뿐만 아니라 적외선 광검출기, 광학 필터 등에 이용 가능할 것으로 예상된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.129-130
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• 2009

다이아몬드상 탄소 (Diamond-like Carbon; DLC) 박막은 광학재료의 보호 및 무반사 코팅, 저마찰 오버코팅 및 평판 표시소자의 전계방출 Tip 코팅 등 다양한 분야에 응용이 기대되고 있는 재료이다. 이온빔 방식의 DLC 박막 제조 장치를 이용하여 다양한 조건에서 DLC 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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• pp.172-173
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• 2000

TiN 박막은 부착력이 좋은 기계적 성질을 갖고 있으며 화학적 안정성이 뛰어난 장점을 갖고 있어 수명이 긴 박막으로 사용 할 수 있다. 또한 반도체 집적 회로소자에서는 Al과 Si 사이의 확산 방지막으로 널리 사용하고 있으며, 티타늄과 질소의 화학 조성비를 적절히 조절하여 노란 금빛을 띠는 TiN 박막을 시계나 장신구 등의 표면에 코팅하여 장식에도 많이 사용하고 있다$^{[1]}$ . 최근에는 얇은 전도성 TiN 박막을 사용하여 무반사 영역을 넓히고, 무정전 효과를 지니며, TiN 박막의 두께를 변화시켜 투과율을 조절하여 명도대비(contrast)를 향상시킬 수 있는 2층 무반사 무정전 박막을 연구하고 있다.$^{[2]}$ 여기서는 티타늄과 질소의 원소조성비에 따른 TiN 박막의 복소수 굴절률의 분산이 단 2층으로 넓은 가시광선 영역에서 무반사 효과를 가질 수 있도록 TiN 박막을 증착해야 한다. (중략)

• 한국광학회지
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• 제11권5호
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• pp.323-329
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• 2000

[공기 $ISiO_2ITiNI$ 유리]설계의 반사율이 가시광선 영역에서 0이 되는 TiN의 이상적인 복소수 굴절률을 계산하였다. TiN과 $SiO_2$의 각 층의 두께 변화에 따른 2층 무반사 코팅의 반사율을 전사모의하였으며, 그 결과 TiN의 두께를 조절함으로써 최저 반사율 영역의 폭과 반사율을 변화시킬 수 있었고, $SiO_2$층의 두께를 조절함으로써 반사율이 최저가 되는 중심을 이동시킬 수 있었다. RF 마크네트론 스퍼터링 방법으로 증착한 TiN 박막의 화학적, 구조적, 전기적 특성은 각각 Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), atomic force microscope(AFM), 4점 탐침 측정기를 이용하였다. 또한 TiN 박막과 2층 무반사 코팅의 광학적 특성은 분광광도계와 variable angle spectroscopic ellipsometer(VASE)를 이용하여 조사하였다. AFM 측정 결과 TiN 박막의 rms 거칠기는 $9~10\AA$으로 비교적 박막의 표면은 균일하고, 높은 기판온도에서 증착한 TiN 박막의 비저항은 4점 탐침측정 결과 $360~730\mu$\Omega $ cm로 매우 낮으며, RBS측정 결과 Ti:O:N=1:0.65:0.95 비율로 산소가 포함되어 있음을 알았다. 이러한 TiN 박막의 특성과 전산모의 바탕으로 증착한 TiN층을 이용한 2층 무반사 무정전 코팅[공기 $ISiO_2ITiNI$ 유리]의 반사율은 440~650 nm영역에서 0.5% 미만이었다.

• 한국진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.99-105
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• 2012

금 나노입자 촉매를 이용한 전기화학적 식각법에 의해 실리콘 표면에 짧은 시간의 효과적인 텍스쳐링을 통한 나노구조를 제작하여 무반사 특성을 조사하였다. 실험을 위해, 열증발증착법과 급속열처리법을 이용하여 단결정 실리콘 표면에 20 nm에서 150 nm 크기의 금 나노입자를 형성하였고, 습식식각을 위해 금 나노입자가 코팅된 실리콘을 과산화수소와 불화수소가 포함된 식각용액에 1분 동안 담가두었다. 전기화학적 습식식각을 확인하기위해, 금 나노입자가 코팅된 실리콘을 음극으로 각각 -1 V와 -2 V의 전압을 인가하여 식각깊이와 반사율 스펙트럼을 비교하였다. 태양광 스펙트럼(air mass 1.5)을 고려하여 태양가중치 반사율을 계산한 결과, 전압을 인가하지 않고 식각된 실리콘 표면의 반사율이 25.8%인 반면, -2 V의 전압을 인가하여 8.2%로 반사율을 크게 줄일 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.1935-1944
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• 1993

레이저 다이오드단면의 최적 무반사 코팅 조건을 활성층 두께의 함수로써 세가지 간단한 수치해석 방법을 사용하여 계산하였다. 세가지 간단한 수치해석 방법을 사용하여 얻은 결과가 서로 가른 것은 각 방법에서 사용한 레이저 다이오드내의 유효 굴절율이 다르기 때문이다. 또한 간단한 수치해석 방법의 정확성을 검토하기위하여 정확한 수치해석 결과와 그 결과들을 비교하였다. 레이저 다이오드의 유효 굴절율이 도과모드를 구성하는 각 편면파의 입사간도에 따라 변해 굴절율이 도파모드를 구성하는 각 평면파의 입사각도 따라 변화하도록 설정한 방법이 TE와 TM 모드에 대해서 또 활성층 굴절율과 클래딩층의 굴절율차가 작은 경우 클 경우 각각에 대하여 정확한 수치해석 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.