[논문]플라즈마 이온 보조 증착법을 이용한 TiO<tex> $_2$</tex>MgF<tex> $_2$</tex> 다층 박막의 광학적 물리적 특성 개선

우석훈; 손영배; 황보창권; 문일춘; 강건모

플라즈마 이온 보조 증착법을 이용한 TiO $_2$MgF $_2$ 다층 박막의 광학적 물리적 특성 개선
Improvement of Optical and Structural Properties for TiO $_2$/MgF $_2$ Multilayer Using the Plasma Ion-Assisted Deposition 원문보기

우석훈 (인하대학교 물리학과) , 손영배 (삼성테크윈(주)) , 황보창권 (인하대학교 물리학과) , 문일춘 (삼성테크윈(주)) , 강건모 (삼성테크윈(주))

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문제 정의

이러한 박막 미세 구조의 변화는 굴절률을 증가시키고, 박막의 응력을 변화시킴으로써 내구성을 증가시키고 광학적 물리적 특성이 향상될 것으로 기대하였다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마이온 보조 증착법 (plasma ion-assisted deposition, PIAD)을 사용하여 TiO₂ 와 MgF2 단 층 박막과 TiO₂/MgF2 다층 박막을 증착하고 물리적 광학적 특성을 조사하였다. TiO₂ 와 MgF2 단 층 박막은 플라즈마이온 보조 증착 방법(PIAD)과 보통 방법(CE)으로 각각 증착하고 그 광학적 물리적 특성을 비교하였으며, 증착하는 동안 기판의 온도(TJ를 140 ℃로 일정하게 유지하며 증착한 박막과 실온에서 증착한 박막의 특성을 함께 조사하였다.
이러한 이유로 인해 TiOz/MgF2 다층 박막은 두꺼운 두께로 증착하였을 때 응력에 의해 쉽게 균열이 생기고, 내구성이 약한 박막으로 증착되어진다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 연구에서는 플라즈마이온빔 보조 증착 법(plasma ion-assisted deposition, PIAD)을 이용하여 박막이 증착되는 동안 증착되는 입자에 에너지를 전달해 줌으로서 박막의 미세 구조를 변화시키고자 하였다. 이러한 박막 미세 구조의 변화는 굴절률을 증가시키고, 박막의 응력을 변화시킴으로써 내구성을 증가시키고 광학적 물리적 특성이 향상될 것으로 기대하였다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 플라즈마이온 보조 증착법 (plasma ion-assisted deposition, PIAD)을 사용하여 TiO₂ 와 MgF2 단 층 박막과 TiO₂/MgF2 다층 박막을 증착하고 물리적 광학적 특성을 조사하였다. TiO₂ 와 MgF2 단 층 박막은 플라즈마이온 보조 증착 방법(PIAD)과 보통 방법(CE)으로 각각 증착하고 그 광학적 물리적 특성을 비교하였으며, 증착하는 동안 기판의 온도(TJ를 140 ℃로 일정하게 유지하며 증착한 박막과 실온에서 증착한 박막의 특성을 함께 조사하였다. 플라즈마이온 보조 증착(PIAD)에 의해 TiO₂ 박막은 보통 방법(CE)으로 증착한 박막에 비해 굴절률이 증가하고 소멸계수가 감소하였다.
반면, TiO₂ 박막은 보통 방법(CE)로 증착한 경우 인장 응력을 나타냈으며, PIAD와 기판의 가열에 의해 인장 응력이 감소하여 압축응력(compressive stress)으로 변화하였다. 단층박막의 증착조건으로부터 TiC>2와 MgF2 박막 을 이용한 13층의 좁은 대역투과필터를 설계하였으며, 4종류의 TiO2/MgF2 다층박막 필터를 설계하고 증착하였다. 이때 MgF2 박막은 플라즈마이온보조 증착법에 의해 흡수가 증가하기 때문에 다 층박막 필터의 증착 시 보통 방법(CE)으로만으로 증착하였다.

성능/효과

TiO₂ 박막을 보통 방법(CE)으로 증착한 TiOeMgF2 다층 박막은 crack이 관측되었으며, 기판을 가열하며 증착한 경우 crack이 감소하였다. 반면, TiOa/MgF? 다층 박막의 증착에서 TiO₂박막을 기판 온도 140℃로 일정하게 유지하며, 플라즈마이온 보조 증착(PIAD)을 하고 MgF2는 기판을 140℃로 가열하며 보통 방법(CE)으로 증착한 경우에는 두 박막의 굴절률 차가 크고 박막의 응력이 작아 crack이 없으며, 표면 거칠기도 작은 광학적으로 물리적으로 우수한 특성을 갖는 좁은 대역투과 필터를 증착할 수 있었다. 따라서 플라즈마이온보조 증착법(PIAD)과 증착 중기판의 가열을 통해 TiOz/MgFa 다층박막의 광학적 물리적 특성을 개선할 수 있었다.
반면, TiOa/MgF? 다층 박막의 증착에서 TiO₂박막을 기판 온도 140℃로 일정하게 유지하며, 플라즈마이온 보조 증착(PIAD)을 하고 MgF2는 기판을 140℃로 가열하며 보통 방법(CE)으로 증착한 경우에는 두 박막의 굴절률 차가 크고 박막의 응력이 작아 crack이 없으며, 표면 거칠기도 작은 광학적으로 물리적으로 우수한 특성을 갖는 좁은 대역투과 필터를 증착할 수 있었다. 따라서 플라즈마이온보조 증착법(PIAD)과 증착 중기판의 가열을 통해 TiOz/MgFa 다층박막의 광학적 물리적 특성을 개선할 수 있었다.
플라즈마이온보조 증착(PIAD)과 함께 기판을 가열(Ts=140℃)한 TiO₂ 박막은 굴절률이 가장 높고 소멸계수가 작은 박막으로 증착되었다. 플라즈마이온보조 증착(PIAD)에 의해 MgF2 단 층 박막은 흡수가 증가되었으며, 이온빔 보조 증착하지 않고 기판을 140℃로 가열하며 보통 방법(CE)으로 증착한 MgF2 박막은 기판을 가열하지 않고 보통 방법으로 증착한 박막에 비해 굴절률이 낮으며 흡수가 거의 없는 박막으로 증착되었다. 그림 1에는 TiCh와 MgF2 단층 박막의 고유응력 측정값을 나타내었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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