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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 연구에서는 가시광선 영역에서 흡수가 거의 없어 투명하고, 고굴절률 물질인 TiO₂ 박막을 경사입사 증착법으로 증착하고, TiO₂ 박막의 나노 미세구조에 따른 박막의 광학적 특성을 조사하기 위하여 경사입사각을 변화시키고 기판을 회전시키며 증착한 박막의 나노구조를 SEM을 이용하여 조사하고, 분광광도계와 타원분광광도계를 이용하여 박막의 비등방 광학특성을 조사하였다. 기판을 고정시키고 경사입사 증착법으로 증착한 TiO₂ 박막의 나노 기둥구조는 경사구조(tilted structure)를 가졌으며, 경사입사각이 증가함에 따라 박막 나노 미세기둥의 경사각이 증가하고, 그림자 효과에 의해 박막내의 빈공간이 증가하여 박막의 굴절률이 감소하였다.

제안 방법

• 하지만 기판 표면에 대해 나선형의 균일한 나노 기둥구조를 가지므로 광학적으로 거의 등방적인 특성을 나타내었다. 박막의 나노구조에 따른 광학적 비등방 특성을 조사한 결과, 경사입사각이 α=60°일 경우, 비등방성이 가장 큰 박막을 증착할 수 있었으며, 이를 이용하여 532 nm 파장영역에서 위상차가 90°가 되도록 1/4 파장판의 박막 두께를 결정하였다.

성능/효과

• 경사 입사 증착법을 이용한 TiO₂ 박막은 경사입사각과 기판의 회전을 통해 나노 미세구조의 조절과 박막의 비등방성을 조절할 수 있었으며, 박막의 나노 미세구조의 조절을 통해 비등방성이 큰 증착조건을 찾고 이를 이용하여 1/4 파장판을 증착 할 수 있었다. 또한 굴절률이 낮고 등방적인 나선형 구조의 박막을 마지막층에 사용함으로써 위상에는 영향을 주지 않고 1/4 파장판의 투과율을 향상시킬 수 있음을 보였다.
• 기판을 고정시키고 경사입사 증착법으로 증착한 TiO₂ 박막의 나노 기둥구조는 경사구조(tilted structure)를 가졌으며, 경사입사각이 증가함에 따라 박막 나노 미세기둥의 경사각이 증가하고, 그림자 효과에 의해 박막내의 빈공간이 증가하여 박막의 굴절률이 감소하였다. 경사입사각이 증가함에 따라 비등방구조를 갖는 나노 기둥구조에 의해 박막의 광학적 비등방성이 증가하였으며, 경사입사각이 α=60°일 경우 532 nm 에서 Δn= 0.063 으로 가장 큰 비등방성을 나타냈다. 기판을 고정시키고 기판을 180°씩 회전하며 증착한 TiO₂ 박막의 나노 기둥구조는 지그재그 구조(zigzag structure)를 가졌으며, 경사구조의 나노 기둥구조를 갖는 박막과 광학적으로 매우 유사한 특성을 나타내었다.
• 박막의 나노 미세구조에 따른 박막의 광학적 특성을 조사하기 위하여 경사입사각을 변화시키고 기판을 회전시키며 증착한 박막의 나노구조를 SEM을 이용하여 조사하고, 분광광도계와 타원분광광도계를 이용하여 박막의 비등방 광학특성을 조사하였다. 기판을 고정시키고 경사입사 증착법으로 증착한 TiO₂ 박막의 나노 기둥구조는 경사구조(tilted structure)를 가졌으며, 경사입사각이 증가함에 따라 박막 나노 미세기둥의 경사각이 증가하고, 그림자 효과에 의해 박막내의 빈공간이 증가하여 박막의 굴절률이 감소하였다. 경사입사각이 증가함에 따라 비등방구조를 갖는 나노 기둥구조에 의해 박막의 광학적 비등방성이 증가하였으며, 경사입사각이 α=60°일 경우 532 nm 에서 Δn= 0.
• 063 으로 가장 큰 비등방성을 나타냈다. 기판을 고정시키고 기판을 180°씩 회전하며 증착한 TiO₂ 박막의 나노 기둥구조는 지그재그 구조(zigzag structure)를 가졌으며, 경사구조의 나노 기둥구조를 갖는 박막과 광학적으로 매우 유사한 특성을 나타내었다. 특히 지그재그 구조를 갖는 박막의 경우, 기판이 180°로 회전하기 때문에, 기판을 회전하지 않고 증착하는 경사구조의 박막에 비해 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있었다.
• 박막은 경사입사각과 기판의 회전을 통해 나노 미세구조의 조절과 박막의 비등방성을 조절할 수 있었으며, 박막의 나노 미세구조의 조절을 통해 비등방성이 큰 증착조건을 찾고 이를 이용하여 1/4 파장판을 증착 할 수 있었다. 또한 굴절률이 낮고 등방적인 나선형 구조의 박막을 마지막층에 사용함으로써 위상에는 영향을 주지 않고 1/4 파장판의 투과율을 향상시킬 수 있음을 보였다.

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