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문제 정의
- 또한, 본 연구에서의 복소 굴절 지수는 파 장의 함수이다. 따라서 각 파장에서의 소멸 계수에 따른 파 동 간섭 효과를 예측하여 보았다. 소멸 계수 값이 클수록 파 동 간섭 효과를 최소화 할 수 있는 박막의 두께가 얇아진다는 것을 확인함으로써 파동 간섭 효과는 파장의 길이와 박막 의 두께의 함수일 뿐만 아니라 소멸 계수에 따라 파동 간섭 효과가 변화한다는 결론을 얻었다.
- 그러나 파동 방정식인 전자기파 이론은 파동 간섭의 영향과 다층 박막의 공간적인 복소 굴절 지수의 차이를 고려할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다층 박막 구조에 따른 광학 지수들의 변화를 고려하기 위해서 Fig. 1에서처럼 여래 개의 격자로 나눈 다층 박막 구조에 광 학 이론을 적용하고 특성전달행렬 방법을 이용하여 반사율을 구한다(3).
- 소멸 계수 값이 클수록 파 동 간섭 효과를 최소화 할 수 있는 박막의 두께가 얇아진다는 것을 확인함으로써 파동 간섭 효과는 파장의 길이와 박막 의 두께의 함수일 뿐만 아니라 소멸 계수에 따라 파동 간섭 효과가 변화한다는 결론을 얻었다. 본 연구에서는 가시광선 과 자외선 영역에서 총 5가지 경우에 대해서 파동 간섭 효과를 최소화할 수 있는 박막의 두께를 정량적으로 예측하였다. 또한, 어떤 매질의 박막이 기판위에 적층되었는가에 대해 Si/SiOz의 구조와 Ge/Si/SiO의 구조의 반사율과 흡수율을 비교함으로써 박막 구조에 따른 광학 특성의 차이를 확인하였다.
- 본 연구에서는 다층 박막 구조에 다양한 파장범위의 빛을 입사했을 때 박막의 두께, 복소 굴절 지수, 그리고 입사 파장의 각도에 따른 광학 특성의 변화에 대해 고찰함으로써 다음과 같은 결론을 얻었다. 파동 간섭 효과에 의한 나노스케일 다층 박막 구조의 광학 특성과 상대적으로 두께가 큰 마이크로스 케일의 다층 박막 구조의 광학 특성의 차이를 확인하였다.
- 물질의 복소 굴절 지수는 파장의 함수이므로 파장에 따른 다층 박막 구조의 광학적 특성을 분석한다[3-5], 그리고 박막 구조의 반사율은 박막 두께가 파장의 크기와 비슷하거나 작을 때 파동의 간섭 효과가 크게 나타나고 박막의 두께가 파장의 크기에 비해 두꺼워질수록 파동의 간섭효과는 최소화된다. 본 연구에서는 박막의 종류에 따른 광학 특성의 차이를 확인하기 위해서 Si/SiO2의 구조와 Ge/Si/SiO2의 구조를 해석하고 상호 비교함으로써 반사율 및 에너지 흡수율의 특성을 고찰한다. 실제로 파동 간섭 효과에 의한 반사율의 변화는 다층 박막 구조의 흡수되는 에너지양에 영향을 미치는 중요한 요소이다.
- 또한, 다층 박막 구조물에 파동 간섭 효과 이론을 적용하여 반사율과 흡수율의 변화를 예즉하고 박막의 두께, 입사된 광의 파장과 박막의 종류에 따른 파동 간섭 효과를 고찰한다. 뿐만 아니라 파동 간섭효과를 최소화할 수 있는 박막 두께를 제시하는 데에 주된 목적이 있다. 본 연구는 적외선 영역에서 자외선 영역까지의 파장 범위를 고려한다.
- 그림에서 Si/SiO2의 구조보다 Ge/Si/SiO2의 구조가 자외선 영역의 파장이 입사되었을 때 흡수율이 거의 100 %에 가깝게 증가한다. 입사되는 빛의 파장에 따른 다층 박막 구조의 흡수율과 반사율을 예측할 수 있음으로써 본 연구의 모델은 태양광 셀 연 구에 다층 박막 구조의 흡수율을 향상시킬 수 있는 방법을 찾는데 효과적일 것으로 사료된다. 즉, 태양광 에너지가 최대가 되는 특수한 파장범위에서 흡수율이 최대인 재료를 선택하고 이론적으로 반사율과 흡수율을 계산하여 박막의 최적의 조건을 설계하는데 적합하다.
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