실리콘(silicon) 기판위에 전기화학증착법(electrochemical deposition)을 이용하여 성장된 ZnO (zinc oxide) 나노로드 표면에 $SiO_2$ (silicon dioxide)를 전자빔증발법(e-beam evaporation)을 이용하여 증착하였으며, 이는 자연적으로 경사입사(oblique angle) 증착이 이루어져 $SiO_2$ 나노로드가 자발 형성되어, ZnO/$SiO_2$ 가지형 나노계층구조형태가 제작될 수 있음을 확인하였다. 실험을 위해서 $SiO_2$ 증착률을 0.5 nm/s로 고정하고 $SiO_2$ 증착시간을 변화시켰으며, 각각 나노구조의 형태와 광학적 특성을 분석하였다. 실리콘 기판위에 전기화학증착법으로 성장된 ZnO 나노로드는 수직으로 정렬된 1차원의 나노구조의 기하학적 형태를 갖고 있어, 입사되는 빛의 파장이 300 nm에서 535 nm인 영역에서 10% 미만의 반사방지(antireflection) 특성을 보였으며, $SiO_2$ 증착시간이 100 s일 때의 ZnO/$SiO_2$ 가지형 나노계층구조에서는 점차적 변화를 갖는 유효 굴절률 분포로 인해 개선된 반사 방지 특성을 확인하였다. 이러한 반사방지 특성과 branch 계층형태의 나노구조형태는 광전소자 및 태양광 소자 응용에 있어서 유용한 소재로 사용될 수 있다.
층과 층 사이의 정전기적인력, 수소결합 또는 공유결합을 이용하여 층당 두께를 수 옹스트롱에서부터 수십 나노미터까지 제조할 수 있으며 박막의 표면 형태를 흡착시키고자 하는 물질 및 박막 후처리 공정을 통해 제어할 수 있으며 더 나아가, 삽입하는 물질의 특성에 따라 박막의 기능성을 집적화 및 다양화시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 층상자기조립방법의 특성을 이용하여 반사방지막, 초소수성 필름 및 전기화학센서로의 응용가능성을 제시하였다. 반사방지막의 경우, 구형의 블록공중합체를 유리기판 위에 다층박막으로 적층시킴으로써 박막 굴절률을 1.25까지 감소시켰고 이를 통해 약 99.5%의 빛 투과도를 달성할 수 있었다. 더 나아가 바이오물질인 엔자임을 다층박막에 삽입시킬 경우, 활성 산소를 분해시키는 전기화학센서로의 제조가 가능함을 보인다. 본 연구는 본인이 이미 발표한 논문(J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006); Adv. Mater. 19, 4364 (2007); Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007))들을 정리하여 층상자기조립법에 관해 소개하는 논문이다.
We present a three-mirror anastigmat(TMA) optical system for New Generation GOCI. In order to reduce the ghost optimized filter and baffle. By using carefully chosen antireflective coating and tilted filter angle, we fulfilled the design SNR requirement of 1500. We then designed a new entrance baffle and an internal baffle capable of producing the ghost ratio better than 0.01% of the nominal signal. The entrance baffle limits FOV to $0.75^{\circ}$ (E/W) $\times$$0.60^{\circ}$ (S/N), and prevents the system from strong sun illumination, and the internal baffle prevents stray and scattered ray from entering into the telescope cavity. From these filter and baffle design, we confirmed that the instrument signal to noise ratio can be met with the current conceptual opto-mechanical design.
Antireflective pyramid arrays can be readily obtained via anisotropic etching in alkaline solution (KOH, NaOH), which is widely used in crystalline-Si (c-Si) solar cells. The periodic inverted pyramid arrays show even lower light reflectivity because of their superior light-trapping characteristics. Since this inverted pyramidal structures are mostly achieved using very complex techniques such as photolithograpy and laser processes requiring extra costs, here, we demonstrate the Cu-nanoparticle assisted chemical etching processes to make the inverted pyramidal arrays without the need of photolithography. We have mainly controlled the concentration of $Cu(NO_3)_2$, HF, $H_2O_2$ and temperature as well as time factors that affecting the reaction. Optimal inverted pyramid structure was obtained through reaction parameters control. The reflectance of inverted pyramid arrays showed < 10% over 400 to 1100 nm wavelength range while showing 15~20% in random pyramid arrays.
We fabricated durable anti-reflective(AR) layer with silica globular coating on polymer by two steps. Firstly, nano-protrusions of polymer were formed by plasma etching known as R.I.E(reactive ion etching) process. Secondly, silica globular coating was deposited on polymer nano-protrusions for mechanically protective and optically enhancing AR layers by RF magnetron sputter. And then durable antireflective polymers were synthesized adjusting plasma power and time, working pressures of RIE and RF sputtering processes. Consequently, we acquired the average transmission (94.10%) in the visible spectral range 400-800 nm and the durability of AR layer was verified to sustain its transmission until 5,000 numbers by rubber test at a load of 500 gf.
함정용 전자광학추적장비의 센서부에서 해수면반사파에 의해 발생하게 되는 영상추적간섭 현상을 최소화하고자 전방향성, 점진적인 굴절률 및 표면 요철구조를 갖는 산화아연에 플루오르화마그네슘을 코팅한 반사방지막을 전자빔 증착 장비를 통해 제작하였다. 최적화된 산화아연에 플루오르화마그네슘을 코팅한 반사방지막은 기존의 산화아연 반사방지막과 비교하여 점진적인 굴절률 변화에 따라 표면 프레넬 반사를 최소화하고 이를 통해 전자광학추적장비의 영상추적간섭 현상을 제거하는 장점이 있다. 본 실험을 통해, 산화아연에 플루오르화마그네슘을 코팅한 반사방지막이 다양한 전자광학장비의 반사방지막으로써 적용이 가능함을 확인하였다.
산업화 이후, 석탄 석유를 중심으로 한 화석연료가 이산화탄소를대량으로 배출하며 지구 온난화를 야기함에 따라, 석유를 대체할 새로운 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 대체에너지 가운데, 청정하고 무한 재생 가능한대체에너지를 이야기할 때, 가장 큰 기대를 받고 있는 것은 태양에너지이며, 이에 보조를 맞춰 태양광 발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다. 태양 전지는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 바꿔주는 소자로, 셀의효율을 높이기 위해서는 최대한 많은 빛을 흡수시킬 수 있는 것이 중요하다. 빛의 반사를 줄이는 방법에는 Texturing 과 Antireflecting coating 이있다. Antireflecting coating은 반도체와 공기의 중간 굴절율을 갖는 박막을 증착하여 측면 반사를 감소시킴으로서 빛의 손실을 감소시키는 역활을 한다. 반사 방지막으로 쓰이는 SiNx는 SiOx의 대체 물질로 굴절률이 약 1.5로서 Si에 쉽게 형성시킬 수 있고, texturing된 Si 표면에 적합하며 반사율을 10 %에서 2 %로 줄일 수 있다. 나아가 고성능의 반사방지막은 박막의 균일도확보 및 passivation 공정이 필수적이라 판단된다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 방법으로 SiH4와 NH3 gas 의 비율을 변화시켜 증착한 SiNx 박막의 결정학적 특성을 X-ray Diffraction 분석과 TEM (TransmissionElectron Microsopy) 을 통해 관찰하였으며, XPS (X-rayphotoelectron spectroscopy) 를 통해 화학적결합을 확인하였고, 이를 FT-IR (Fourier Transform-Infrared spectroscopy)를 통해 관찰한 결과와 연관시켜분석하였다. 굴절율의 경우 Ellipsometry를 이용하여측정하였으며 위의 측정을 통하여 SiNx박막의 반사 방지막으로써의 가능성을 확인하였다.
Raman spectra of a-C:H thin films deposited with an unbalanced magnetron sputtering system showed that the G peak shifted to a higher wavenumber as the target power density increased and $I_D/I_G$ ratio increased from 0.902 to 1.012. Moreover, the transmittance of a-C:H films fabricated at 60 nm tended to decrease with increasing target power density; at 550 nm in the visible light region, the transmittance decreased from 69% to 58%. The rms surface roughness values of the a-C:H thin films decreased with increasing target power density, and varied from 1.11 nm to 0.71 nm. In order to achieve efficient light trapping, the light scattering at the rough interface must be enhanced. Consequently, the surface roughness of the thin film will decrease with the target power density. Further, the refractive index and reflectivity of the a-C:H thin films increased with increasing target power density; however, the Brewster angle decreased with the target power density. Hence, dye-sensitized solar cells using an a-C:H antireflective coating increased the CE, $V_{OC}$, and $J_{SC}$ by approximately 8.6%, 5.5%, and 4.5%, respectively.
본 연구에서는 Ni cluster를 이용하여 제작된 나노 구조체를 반사방지막으로 활용하여 비가시광 UV 광통신용 신호 수신단에 적용 가능한 AlGaN 광다이오드의 성능을 개선하는 구조를 제안하였다. 반사방지막의 제작은 SiO2 위에 Ni cluster를 형성한 후 SiO2를 부분적으로 식각하는 방식으로 제조하였다. 반사방지막이 적용된 샘플은 반사방지막이 없는 구조의 샘플에 비해 상대적으로 작아진 반사도를 보였으며 나노구조체가 없는 SiO2 가 증착된 구조에 비해서 입사 광파장의 변화에 대해 균일한 반사도를 보였다. 최종적으로 2 nm 두께의 Ni 층을 열처리하여 제작된 Ni cluster를 이용한 반사방지막을 적용하여 UV 광다이오드를 제작하였고, 그 결과 SiO2 단일막을 가진 센서에 비해 240 nm에서 270 nm 파장영역에서 개선된 광반응도를 보였다.
졸-겔 스핀코팅법을 이용하여 VDT 기판에 반사방지 및 정전기방지 복층막을 코팅하고 코팅졸과 겔분말의 특성 및 코팅막의 전기적, 광학적, 기계적 특성을 조사하였다. 1층막은 복층막의 간섭조건을 만족시키는 굴절율을 얻기위해 투명 전도성 재료인 ATO(Antimony doped Tin Oxide) 졸과 SiO2 졸을 몰비 68:32로 혼합한 ATO-SiO2 복합졸을, 2층막에는 저굴절율의 SiO2 졸을 사용하였다. 각 코팅막을 45$0^{\circ}C$에서 30분간 열처리하였을 때 잔류 유기물은 완전히 제거되었다. ATO막의 표면저항은 3mol%의 Sb 첨가시 약 6$\times$107$\Omega$/$\square$로 최소를 나타내었고 SiO2 졸과의 혼합시 약 30mol% 까지는 표면저항이 완만히 증가하다가 그 이후에는 급격히 증가하는 경향을 나타내었으며, 간섭조건을 만족시키는 조성인 32mol%에서는 약 3$\times$108$\Omega$/$\square$를 나타내었다. 복층막의 반사율은 550nm의 기준파장에서 약 0.64%를 나타내었으며 광투과율은 약 3.20% 증가하였다. 복층막의 미소경도는 약 471.4kg.f/mm2로 코팅하지 않은 VDT기판의 경도와 유사한 값을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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