• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.28 no.2
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• pp.53-58
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• 2017

This paper presents the design and fabrication of a planar nano-diffraction grating for an integrated miniature spectrometer module. The proposed planar nano-diffraction grating consists of nonuniform periods, to focus the reflected beams from the grating's surface, and an asymmetrical V-shaped groove profile, to provide uniform diffraction efficiency in the wavelength range from 400 to 650 nm. Also, to fabricate the nano-diffraction grating using low-cost UV-NIL technology, we analyzed the FT-IR spectrum of a uvcurable resin and optimized the conditions for the UV curing process. Then, we precisely fabricated the polymeric nano-diffraction grating within 5 nm in dimensional accuracy. The integrated spectrometer module using the fabricated polymeric planar nano-diffraction grating provides spectral resolution of 5 nm and spectral bandwidth of 250 nm. Our integrated spectrometer module using a polymeric planar nano-diffraction grating serves as a quick and easy solution for many spectrometric applications.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.22 no.3
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• pp.73-77
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• 2015

This paper presents integrated polymeric spectrometer module which offers compact size, easily-fabricated structure and low cost. The proposed spectrometer module includes the nano diffraction grating with non-uniform pitch and planar optical waveguide with concave mirror to be fabricated by UV imprint lithography. To increase the reflection efficiency, we designed the nano diffraction grating with triangular profiles. The polymeric planar spectrometer includes a spectral bandwidth of 700 nm, resolution of 10 nm and precision below 5 nm. This polymeric planar spectrometer is well-suited for sensor system.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.24 no.2
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• pp.53-57
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• 2013

A polarization selective blazed grating employing metal-slit arrays was proposed. Nano-scale metal-slits were applied to the micro-scale blazed grating to give the functionality of polarization selection. Case study was carried out for the proposed structure utilizing numerical FDTD (Finite Difference Time Domain method) simulation. Diffraction efficiency of 77.61% and polarization extinction ratio of 8.99 was achieved with arbitrary parameters and diffraction efficiency of 64.22% and polarization extinction ratio of 81.09 was achieved with other parameters to enhance extinction ratio.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.11a
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• pp.248-249
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• 2007

나노미터 크기의 회절격자 패턴이 형성된 도광판을 설계하기 위한 전산모사를 수행한다. 광원은 LED 4개를 사용하였으며 PMMA 도광판 재질의 파장에 따른 빛의 흡수 현상을 고려하였다. 도광판 위치에 따른 투과광선의 세기 분포, 투과광선의 투과각도 분포 및 편광에 따라 투과광선의 세기가 어떻게 달라지는지 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2006.05a
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• pp.127-130
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• 2006

사파이어 기판위에 MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)를 이용하여 8주기의 InGaN/GaN 다중양자우물(multiple quantum well : MQW)구조가 성장되어졌고 이 구조 위에 p-GaN층이 형성됐다. 다시 p-GaN 위에 200nm의 두께를 갖는 PMMU 박막을 도포하고 electron beam lithography system을 이용하여 직경이 150nm가 되도록 나노단위의 삼각격자 구조를 가진 구멍을 패턴하고 inductively coupled plasma(ICP)를 이용하여 식각을 하여 광결정을 제작하였다. 광결정은 두께가 26nm이고 격자간격은 460nm로서 파장이 450nm인 파란빛을 나노회절 시켜서 photoluminescence(PL)의 세기를 강화시킨다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.134.1-134.1
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• 2014

콜로이달 리소그래피는 나노미터 크기의 나노구를 자가조립에 의해 정렬시킴으로써, 파장이하 크기의 주기 구조를 저비용으로 쉽게 구현할 수 있는 패터닝 기법이다. 콜로이달 리소그래피나 소프트 리소그래피와 같이 대면적 패터닝이 가능한 공정을 태양전지를 위한 반사방지 및 광 포획 증대 구조에 적용함으로써, 기존 성능을 크게 향상시켰다. 본 연구에서는, 유한차분 시간영역 수치해석법을 이용하여 반사 방지 및 광 포획 증대 구조에 대한 이론적 검증 및 설계를 진행하였고, 콜로이달 리소그래피 및 반도체 공정을 통해 샘플을 제작하였으며, 제작된 샘플의 성능을 적분구를 겸비한 자외선 가시광 근적외선 영역 분광기를 통해 평가하였다. 반사방지 나노섬을 겸비한 나노 원뿔대 언덕형 굴절률 소자를 구현함으로써, 300나노미터 이하의 구조체를 사용하지 않고도 근자외선 영역을 포함하는 태양광 에너지의 손실을 최소화할 수 있는 광대역 방사방지 구조체를 제시하였다. 나노 원뿔대가 격자상수 이상의 파장에 대한 언덕형 굴절률을 제공하고, 4분의 1파장 나노섬 반사방지막이 격자 상수 이하의 근자외선 태양광을 추가적으로 흡수하여, 근자외선 영역에서의 평균 반사율을 3.8% 수준으로 달성 할 수 있었다. 또한, 낮은 양호계수를 갖는 속삭임 회랑 공진기 어레이를 이용하여, 박막 태양전지에 적합한 유전체 기반 광포획 증대 나노구조를 제시하였다. 나노반구, 나노고깔, 나노구, 함몰형 나노구 어레이 형태를 가지며, 500nm의 주기를 갖는 유전체 표면 텍스쳐드 구조를 초박형 비정질 실리콘 필름(100nm) 위에 제작하여 광대역 광 포획 증대 효과를 실험적으로 평가하였다. 구조들 중 함몰형 나노구 어레이가 결합된 비정질 실리콘 박막이 가장 높은 성능을 보였으며, 구조가 없는 경우 대비 약 67.6%의 가중 흡수율 증가를 나타내었다. 특히, 함몰형 나노구 어레이 구조 중 폴리메틸메타아크릴레이트로 제작된 평판형 함몰층은 나노구 비정질 박막 실리콘 사이의 접착력 및 기계적 강성을 향상시켰을 뿐 아니라, 함몰층 내부로 회절되고 산란된 빛들이 도파모드 효과에 의해 부가적인 광 포획 증대를 가져옴으로써, 가장 높은 광 포획 효과를 얻을 수 있었다. 유전체 기반 나노 구조들은 간단하고 저비용이며, 대면적으로 쉽게 제작할 수 있는 자가 조립 기반 콜로이달 리소그래피 및 소프트 리소그래피 기술을 이용하여 제작되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2007.11a
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• pp.130-131
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• 2007

초고경도 박막을 얻기 위해 질화물을 이용한 CrN / CrAlN 초격자 박막을 CFUBM 시스템을 통해 합성하였다. 초격자 박막의 각층의 두께 (${\lambda}$)는 기판의 회전 속도를 이용하여 제어하여 4.4 에서 44.1 nm 까지 합성하였다. 박막의 결정구조 및 미세구조를 분석하기 위하여 고분해능 X선 회절 분석기 (HR-XRD)를 이용하였으며, 박막의 기계적 성질은 나노 인덴터와 ball on disk tester를 통해 분석하였다. CrN / CrAlN 초격자 박막은 각층의 두께 (${\lambda}$)에 따라 28.77 GPa에서 31.97 GPa의 경도 값을 나타내었으며, 미세구조와 기계적 특성이 변화를 관찰할 수 있었다.

• Applied Microscopy
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• v.39 no.4
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• pp.341-348
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• 2009

The crystal structure of nano-crystalline, $BaTiO_3$, with the average particle size of 100 nm was investigated using electron diffraction techniques. We characterized the precession electron diffraction system and then carried out the structure determination using precession electron diffraction and conventional selected area electron diffraction. As a result, it was revealed that $BaTiO_3$ nano-crystalline exist as a mixture of tetragonal structure and cubic structure by precession electron diffraction technique. In addition, it could be turned out that $BaTiO_3$ nano-crystalline is a core-shell structure consisted of a tetragonal phased core and a cubic phased surface layer by theoretical calculation. The thickness of the cubic surface layer was approximately 8.5 nm and the lattice parameters of cubic and tetragonal phases were a=3.999${\AA}$ and a=3.999${\AA}$, c=4.022${\AA}$, respectively. Finally, it is expected that precession electron diffraction is more useful technique for structure determination of complicated nano-crystalline materials because of its higher spatial resolution and minimization of dynamical scattering effect.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.56-56
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• 2003

BaTiO$_3$, SrTiO$_3$단일막과 BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 pulsed laser deposition (PLD) 법에 의해서 100 nm 두께의 (La,Sr)CoO3 (LSCO) 산화물 전극이 코핑된 MgO 단결정 기판 위에 증착시켰다. 이러한 기판위에서 2 unit cell의 적층 두께를 갖는 BTO/STO 초격자 (=BTO2/STO2)를 100～5 nm까지 변화시켰다. 또한 BTO와 STO 단일막도 같은 두께로 변화시켰다. 이러한 두께 범위에서 BTO, STO 단일막과 초격자의 격자변형에 따른 유전특성을 살펴 보았다. 두께 변화에 따른 단일막과 초격자의 구조 분석은 포항 방사광 가속기의 x-ray 회절에 의해서 이루어졌다. 다양한 두께를 갖는 BTO2/STO2 초격자에서 BTO와 STO 충은 in-plane 방향으로 격자정합을 유지하면서 변형되었다. 두께가 얇아지면서 하부 LSCO영향으로 BTO, STO의 n-plane 격자상수는 LSCO 격자상수 쪽으로 접근하였다. Out-of-plane 방향의 BTO 격자상수는 두께가 얇아지면서 증가하였고 반면에 STO 격자상수는 감소하였다. STO와 BTO 단일막의 격자변형은 두께가 얇아지면서 in-plane 방향으로 압축응력으로 인해 증가하였다. 그러나, 격자부정합도가 큰 BTO격자에서 더 많이 변형되었다. 또한 초격자에서 BTO격자가 BTO 단일막보다 더 많이 변형되었는데 초격자에서는 BTO, STO 두 층의 발달된 변형뿐만 아니라 하부 LSCO/MgO 기판의 영향을 함께 받고 있기 때문이다. 초격자와 단일막의 유전상수를 살펴보면은 두께가 감소하면서 유전상수가 감소하는 size effect을 보이고 있다. 하지만 초격자에서의 유전상수가 단일막보다 우수한 유전특성을 보이고 있다. 이러한 결과로 볼 때 격자변형이 size effect 영향을 끼치는 중요한 요소임을 확인하였다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.39 no.2
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• pp.109.1-109.1
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• 2014

다이아몬드 선삭 기계(DTM)를 이용한 렌즈 및 반사경 가공은 제작시간 단축 및 비용 절감의 장점을 가지고 있다. 그러나 알루미늄과 같은 무른 금속을 가공하여 반사경을 제작하는 경우에는 반사경 표면에 가공오차가 발생한다. 오차는 크기에 따라 고주파 오차(High Frequency Error, HFE), 중주파 오차(Mid Frequency Error, MFE), 저주파 오차(Low Frequency Error, LFE)로 분류 할 수 있다. LFE는 가공한 반사경 표면이 설계된 형상과 얼마나 다른지를 표현하는 값으로 광학 수차와 같이 해상도를 저하시킨다. MFE는 반사경 표면에 수십 마이크로미터 크기로 나타난다. 회전하는 반사경 시료에 다이아몬드 툴의 홈이 동심원으로 생기면서 회절격자와 같이 회절 및 간섭 현상을 만든다. HFE는 표면의 거친 정도를 나타내며 반사율과 관련되고 수 나노미터 크기로 나타난다. 본 연구에서는 광학 레이저를 사용하여 MFE가 광학 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 유리 반사경과 MFE를 제거한 반사경, 제거하지 않은 반사경에 대하여 실험을 진행하였다. 본 실험 결과는 반사경 가공 표면을 평가할 수 있는 유용한 자료가 될 것이다.