• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.33 no.5
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• pp.357-362
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• 2016

Various species of insects display vivid colors, widely known as 'structural color' due to their optical interference. Morpho butterflies are famous for their brilliant iridescent colors, which arise from the photonic-nanostructures of optical interference on their wings. In this paper, we outline the results of a comparative study of the optical properties of bio-inspired Morpho butterfly structures with the widely known Distributed Bragg Reflector (DBR), conducted using a rigorous coupled-wave analysis (RCWA) method for the two structures. Almost analogous tendencies were observed for both Morpho and DBR structures. With variation in the surrounding media, however, Morpho structures showed an obvious peak shift while no significant changes were observed in DBR, which can be applicable.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.359-359
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• 2014

In this study, surface plasmon resonance structures for the selective and the enhanced transmission of infrared light were designed. In order to relieve the large discontinuity of refractive index between air and metal hole array, $Si_3N_4$ was used as the impedance matching layer. Experimental parameter were calculated and determined in advance by the rigorous coupled wave analysis (RCWA) simulation, and then the experiment was carried out. A 2-dimensional metal hole array structures were patterned on the size of $1{\times}1cm^2$ GaAs substrate using photolithography process, and 5 nm thick Ti, 50 nm thick Au were deposited by E-beam evaporator, respectively. Subsequently, $Si_3N_4$ films with various thicknesses (150, 350, 550, and 750 nm) were deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). For the comparison, transmittance of specimens with and without $Si_3N_4$ was measured using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) in the range of $2.5-15{\mu}m$. Furthermore, the surface and the cross-sectional images were collected from the specimens by scanning electron microscopy (SEM). From the results, it was demonstrated that the transmittance was enhanced up to 80% by the deposition of 750 nm $Si_3N_4$ at $6.23{\mu}m$. It has advantage of enhanced transmission despite the simple fabrication process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.98-98
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• 2011

수직으로 정렬된 1차원 나노구조는 입사되는 빛에 대하여 반사율을 줄일 수 있는 유효 굴절률 profile을 갖고 있어, 태양광소자 및 광전자소자의 성능을 향상시키기 위해 널리 응용되어 왔으며, 이러한 수직으로 정렬된 1차원 나노구조를 제작하는 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다. 그 중 화학적 방법으로 성장시킨 산화아연 나노로드(ZnO nanorod)는 비교적 간단하고 저렴한 제작공정을 통해서 높은 결정성을 갖는 수직형 1차원 나노구조체로 이용 할 수 있다. 한편, 효과적인 무반사(antireflection) 층을 제작하기 위해서는 표면에서 발생되는 Fresnel 반사율을 낮춰야 하는데, 이를 위해서 입사되는 매질에서 기판 사이의 유효 굴절률이 연속적이고, 점진적인 변화가 필요하다. 이에 본 연구에서는 무반사 특성향상을 위해서 실리콘 (Si) 기판위에 tapered 산화아연 나노로드를 화학적으로 성장시켜 반사율 특성을 분석하였다. 실험을 위해, 먼저 Si 기판에 AZO (Al doped ZnO) seed 층을 RF magnetron 스퍼터를 사용해 증착한 후, zinc nitrate $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$과 hexamethylentetramines으로 혼합된 용액에 담가두어 산화아연 나노로드를 성장시켰다. Tapered 산화아연 나노로드를 형성하기 위해 용액의 온도를 서서히 낮춤으로 산화아연나노로드의 끝을 뾰족하게 제작할 수 있었다. 한편, 이론적으로 AZO seed 층의 두께에 대한 반사 스펙트럼을 rigorous coupled wave analysis (RCWA) 계산법을 통해서 시뮬레이션을 수행하였으며, 최적화된 AZO seed 층의 두께를 결정하여, 그 위에 tapered 산화아연 나노로드를 성장시켜 반사율을 측정하여 무반사 특성 향상을 확인 할 수 있었다. 또한, 태양광소자 응용을 위해, 표준 AM1.5G 태양광 스펙트럼을 고려한 solar weighted reflection을 계산하였다.