초록 ▼

연구의 목적 및 내용
단일 원자층의 그래핀과 빛의 상호 작용을 극대화 할 수 있는 방안을 고안하고,를 활용하여 그래핀의 플라즈모닉 도파 모드 기반의 광 변조기, 파장 변환 나노 공진기, 메타물질 등 기능성 광소자를 구현 기술을 연구하였다.

연구결과
o 그래핀의 플라즈모닉 도파 모드를 이용한 응용 광소자 연구
- 하이브리드 플라즈모닉 도파로에 그래핀을 삽입하여 도파 모드의 손실 특성과 도파 상수를 제어함으로써 프리즘 커플된 빛의 반사율을 거의 100%의 modulation depth로 조절할 수 있는 광소

연구의 목적 및 내용
단일 원자층의 그래핀과 빛의 상호 작용을 극대화 할 수 있는 방안을 고안하고,를 활용하여 그래핀의 플라즈모닉 도파 모드 기반의 광 변조기, 파장 변환 나노 공진기, 메타물질 등 기능성 광소자를 구현 기술을 연구하였다.

연구결과
o 그래핀의 플라즈모닉 도파 모드를 이용한 응용 광소자 연구
- 하이브리드 플라즈모닉 도파로에 그래핀을 삽입하여 도파 모드의 손실 특성과 도파 상수를 제어함으로써 프리즘 커플된 빛의 반사율을 거의 100%의 modulation depth로 조절할 수 있는 광소자를 데모함.
- 금속 격자와 반사기로 구성된 나노 캐비티에 형성되는 localized surface plasmon과 그래핀의 epsilon near zero 효과를 결합하여 입사각에 대한 의존도가 매우 작은 파장 가변형 흡수체 제안.
- 두 개의 결합된 그래핀 격자 구조에 존재하는 도파모드 공진에서의 plasmon-induced transparency 현상을 규명하고 광모듈레이터로의 응용을 제안함.

그래핀 광도파로 기반의 집적형 기능성 광소자 연구
- Si photonics 공정에 적합한 초소형 집적형 광모듈레이터 구현을 위한 새로운 접근 방식으로 Si 도파로의 전파 모드의 존재 자체를 전기적으로 제어할 수 있는 방안을 고안하고 이를 기반으로 소자를 설계.

o 그래핀 기반 파장 가변 나노 공진기 연구
- 하이브리드 플라즈모닉 나노공진기에 그래핀을 삽이하여 주된 발진 모드의 전기적인 제어가 가능한 가변 파장 나노 공진기 구조를 제안하고 그 특성을 전산 모사를 통하여 분석.

o 그래핀 기반 메타물질 연구
- THz 대역에서 동작하는 dipole 공진기 구조의 그래빈 기반 가변 메타물질 설계 및 특성 분석.

연구결과의 활용계획
본 과제의 연구 수행 과정에서 단일 원자층으로 구성된 얇은 그래핀과 빛의 상호작용을 증가시키기 위한 다양한 방안을 강구하고 이를 광 변조기 구현에 응용하는 구조를 고안하였다. 이를 바탕으로, 후속 연구에서는 입사된 빛을 완벽하게 흡수하는 완전 흡수체 구현에 관한 연구를 수행하고, 그래핀 기반의 고효율 광 검출기 구현에 관한 연구를 수행하고자 한다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
To control plasmonic mode properties in a monolayer or randomly stacked multilayer graphenes

To design and fabrication of graphene-based plasmonic devices such as optical modulators, tunable metamaterials, and bio-chemical sensors

Result
o High performance optica

Purpose&contents
To control plasmonic mode properties in a monolayer or randomly stacked multilayer graphenes

To design and fabrication of graphene-based plasmonic devices such as optical modulators, tunable metamaterials, and bio-chemical sensors

Result
o High performance optical modulators based on graphene
- Replaction-type graphene-based modulator of ~ 100% modulation depth
- Tunable absorber based on the ENZ effect in graphene : absorbance > 80% over 300nm wavelength range
- Coupled graphene gratings based plasmon induced transparency: Modulation operation using plasmonic mode property of a moderate mobility ~ 5000 ㎠/vs

o Integrated optical device based on plasmonics mode in graphane
- Poprosal of leaky mode coupling control in two layers of graphene and its application to a waveguide-type compact modulator

o Graphene metamaterials
- Tunable THz metamateral based on dipole array designed

Expected Contribution
The devices designed and fabricated in this project have apllications as follows.
o Optical interconnect and various optical integrated circuits
o High efficient integrated bio-chemical sensors and high density DNA chips
o Tunable functional metamaterials
o Optical phased arrays

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 33
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 35
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 40
• 8. 참고문헌 ... 40
• 9. 연구성과 ... 41
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 44
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 44
• 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 45
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 55
• 끝페이지 ... 60