• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.312.2-312.2
• /
• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.186-186
• /
• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.316-316
• /
• 2013

실리콘(Si)은 이미지 센서, 포토검출기, 태양전지등 반도체 광전소자 분야에서 널리 사용되고 있는 대표적인 물질이다. 이러한 소자들은 광추출 또는 광흡수 효율을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 그러나 Si의 높은 굴절율은 표면에서 30% 이상의 반사율을 발생시켜 소자의 성능을 저하시킨다. 따라서, 표면에서의 광학적 손실을 줄이기 위한 효과적인 무반사 코팅이 필요하다. 최근, 우수한 내구성과 광대역 파장 및 다방향성에서 무반사 특성을 보이는 서브파장 주기를 갖는 나노격자(subwavelength grating, SWG) 구조의 형성 및 제작에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 구조는 경사 굴절율 분포를 가지는 유효 매질을 형성시킴으로써 Fresnel 반사율을 감소시킬 수 있어 반도체 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 그러나, SWG나노구조는 식각에 의한 표면 결함(defects)들이 발생하게 된다. 이러한 결함은 표면에서의 재결합 손실을 발생시켜 소자의 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 표면 보호막 및 무반사 코팅 층을 목적으로 하는 산화막을 표면에 형성시키기도 한다. 따라서 본 실험에서는 레이저간섭리소그라피 및 건식 식각을 이용하여 Si 기판에 SWG 나노구조를 형성하였고, 제작된 샘플 표면 위에 실리콘 산화막(SiOx)을 furnace를 이용하여 형성시켰다. 제작된 샘플들의 표면 및 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer 를 사용하여 빛의 입사각에 따른 반사율을 측정하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 표면 wettability를 조사하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.8 no.5
• /
• pp.395-402
• /
• 1997

We have obtained the optimum thickness of anti-reflection(AR) coating on one of facets of a $\1.55mu\textrm{m}$ InGaAsP MQW FP semiconductor laser by in-site monitoring of the light emitted from the rear facet during the film deposition on the fore facet. The optimum thickness of $SiO_x$ thin film whose refractive index is 1.85 was found to be 188 nm. The reflectivity of the coated facet was calculated by the threshold current ratio of before and after AR coating, which was obtained from exprimental data, and it was about 2$\times$ $10^{-4}$. The results show that the output power is increased by 87% at bias current 60 mA, the slope efficiency is increased by 3.4 times, and the threshold current is increased by 2.64 times. By in-situ depositing of the $Si/SiO_2$ thin film HR coating on the rear facet, the output power was increased by 160% than before the AR and HR coatings, the slope efficiency was increased by 3.8 times, the threshold current was increased by 1.07 times, which is similar to the value of before AR coating. Due to the AR and HR coatings the output light power characteristics were enhanced.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
• /
• 1992.08a
• /
• pp.72-76
• /
• 1992

평면파 수치모형 해석시 가상경계에 평행한 입사각을 갖거나, 다방향의 입사파가 가상경계로 동시에 입사되는 경우에는 무처리 시 수치 반사가 발생되므로 해에 악영향을 미친다. 따라서 이러한 경우에 대해 가상경계에서 파랑 Energy 투명하게 통과시키는 고차원 무반사 경계조건에 대해 연구하였다. 이들 조건식의 수학적 안정성을 분석하기 위해 phperbolic system에서 normal-mode 분석을 수행하였다. 1차 및 2차의 고차원 무반사 경계조건을 Galerkin 가중잔차법을 이용 유한요소 모형에 적용하였으며 이들에 대한 특성을 시험하기 위해 수치실험을 실시하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
• /
• v.38 no.4
• /
• pp.68-68
• /
• 2001

본 논문에서는 단일 영상에 포함된 광원의 분광분포를 추정하는 광원추정 알고리즘을 제안한다. 제안된 광원 추정 방법은 두 단계로 이루어져 있다. 첫째, 변형된 회색계 가정(modified gray world assumption)을 이용하여 부분적으로 광원의 영향을 배제한 후 밝으면서도 무채색에 가까운 최대 무채색 영역을 찾아 그 영역의 표면 분광 반사율을 구한다. 이때 최대 무채색 영역의 표면 분광 반사율은 1269개의 Munsell 색 표본에 대하여 주성분 분석 방법을 이용하여 추정하였다. 둘째, 주어진 Munsell 색 표본과 대표 광원의 조합으로 반사광의 모집단을 만들었다. 다음 최대 무채색 영역의 각 화소와 반사광 모집단과의 색차를 비교하여 최대 무채색 영역과 색차가 가장 적은 반사광 표본을 선택하고 이를 최대 무채색 영역에 대한 반사광의 분광분포로 정의한다. 최종적으로 최저 무채색 영역의 반사광 분광분포를 해당하는 표면 분광반사율로 나누어줌으로써 영상에 포함된 광원의 분광분포를 추정한다. 제안한 알고리듬의 성능을 평가하기 위하여 유색 광원에 조명된 영상에 대한 광원 추정 실험을 하였으며 기존의 방법과 추정된 광원의 분광 분포 비교 및 색차 비교를 통해 그 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.170-171
• /
• 2000

현재 사용하고 있는 디스플레이 장치에는 표면에 무반사(antireflection), 무정전(antistatic) 코팅이 되어 있다. 이것은 전기적으로 음극선관(CRT)에서 발생되는 전자에 의해 표면에 생기는 전하의 적층을 제거하여 정전기를 방지하고 인체에 유해한 전자기파를 차단하는 무정전 기능과, 광학적으로 디스플레이 장치 표면에서 외부의 조명등과 같은 빛의 반사를 줄여 내부에서 나오는 정보(빛)가 보다 더 눈에 선명하게 들어오도록 해준다. 무반사 무정전 코팅의 투과 전도층으로는 비저항값이 낮고 가시광선 영역에서 굴절률이 높고 흡수가 적어 투과율이 높은 indium tin oxide(ITO)가 널리 연구, 사용되어 왔다. 이러한 ITO 박막 대신에 TiN 박막을 사용하여 그 위에 유전체층을 증착하여 단 2층으로 무반사 무정전 코팅을 제작 할 수 있다. TiN 박막은 절삭공구 등의 표면에 마모방지용 코팅재료로서 사용되고 있고, 부착력이 우수하며 화학적 안정성이 뛰어나 수명이 긴 박막을 제작 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 가시광선 영역에서 흡수로 인해 투과율이 ITO에 비해 상대적으로 낮지만 이점이 오히려 명도대비(contrast)의 향상을 가져온다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.279.1-279.1
• /
• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.282.2-282.2
• /
• 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.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.159-165
• /
• 2011

Purpose: In this paper, the reliability and reproductivity of anti-reflection (AR) coating on ophthalmic lens using optical monitoring system (OMS) were investigated. Methods: The random error simulation and RunSheet performance in Essential Macleod software to confirm possibility of AR coating using OMS were performed. The coating process of 19 batches was carried out in order to perform reproductivity test of AR coating after simulation process. Results: As a result, the coating results of 19 batches had shown the excellent reproductivity of about 0.5% error. Conclusions: We confirmed the excellent reproductivity and reliability of AR coating on ophthalmic lens using optical monitoring system from our results.