초록 ▼

○ 연구개요
광학 및 적외선 대역에서 강한 필드향상 및 높은 흡수율의 특성으로 인해 활발히 연구되고 있는 나노안테나를 편광에 민감한 적외선 편광기로 개발하기 위하여 적외선 대역에서 효율적으로 원편광을 흡수하는 새로운 나노안테나 구조를 설계하였다. 또한 그 새로운 나노안테나를 바탕으로 입사 편광에 따라 필드향상 특성이 변하는 나노안테나 배열을 고안하였다. 나노안테나 기반 적외선 편광기는 물체의 표면 특성을 감지할 수 있어 정밀한 탐지 성능을 요구하는 자율주행 자동차를 위한 센서, 바이오 센서, 및 군사용 적 탐지 센서로 활용가능

○ 연구개요
광학 및 적외선 대역에서 강한 필드향상 및 높은 흡수율의 특성으로 인해 활발히 연구되고 있는 나노안테나를 편광에 민감한 적외선 편광기로 개발하기 위하여 적외선 대역에서 효율적으로 원편광을 흡수하는 새로운 나노안테나 구조를 설계하였다. 또한 그 새로운 나노안테나를 바탕으로 입사 편광에 따라 필드향상 특성이 변하는 나노안테나 배열을 고안하였다. 나노안테나 기반 적외선 편광기는 물체의 표면 특성을 감지할 수 있어 정밀한 탐지 성능을 요구하는 자율주행 자동차를 위한 센서, 바이오 센서, 및 군사용 적 탐지 센서로 활용가능하다.

○ 연구 목표대비 연구결과
1. 나노안테나 시뮬레이션 셋업 구축
- HFSS 툴 구축 및 나노안테나 설계를 위한 금속 및 반도체 물성 셋업 완료
- 선편광 보타이 안테나를 설계하여 시뮬레이션 셋업 검증
2. 새로운 원편광 나노안테나 설계 및 시뮬레이션 검증
- 크로스 보타이형태의 새로운 원편광 나노안테나 고안 및 성능을 검증함
- 원편광을 흡수하는 모드와 최대 필드를 인가하는 모드의 특성 이해 및 설계에 적용함
- 안테나 부하에 연결된 반도체의 커패시턴스를 상쇄시키는 구조를 고안함
3. 나노안테나 배열을 기반한 적외선 편광기 설계 및 시뮬레이션 검증
- 원편광 안테나를 금속 선로로 연결한 후 길이를 최적화하여 원편광 특성을 유지하는 배열을 설계함
- 수직, 수평, 45°, 오른손 편광 안테나로 적외선 편광기를 위한 배열을 설계하고 입사 편광에 따라 각 안테나의 필드향상이 달라짐을 검증함.
4. 나노안테나와 결합될 다이오드 및 전력 변환 소자 조사 및 효율을 높이는 구조 고안
- 낮은밴드갭 반도체를 활용한 다이오드, 터널링 다이오드, 열전소자 등에 대한 조사 및 나노안테나와 설계 시 고려해야 할 사항을 이해함
- 기존의 나노안테나 구조에 필드향상과 흡수율을 높일 수 있는 인공임피던스 표면구조를 고안하여 선편광 안테나의 성능 향상을 시뮬레이션으로 검증함

○ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 설계한 나노안테나 기반 적외선 편광기는 감지물질의 표면 성분에 따라 변하는 입사파의 편광 성분을 측정할 수 있어 바이오 의료 센서 및 군사용 은엄폐 타겟 센서로 활용될 수 있다. 또한 편광 정보를 통해 미세먼지 및 안개와 같은 반사체의 효과를 보정할 수 있으므로, 자율주행 자동차에서 안정적으로 물체를 감지할수 있는 센서에도 적용이 가능함으로 앞으로 활용가치가 높은 연구결과이다.
미국을 비롯하여 유럽 및 사우디아라비아 등지에서 나노안테나 기반 적외선 에너지 흡수장치 및 감지기에 관한 기술을 확보하고 있으므로, 본 연구를 통해 국내에서 나노안테나 관련 연구를 진행하고 개발한 기술을 특허로 등록함으로써, 해외에서 선점중인 관련 기술을 국산화한데 큰 의미가 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 반도체와 결합된 원편광 나노안테나 및 적외선 편광기를 위한 배열 설계 ... 5
• 2) 나노안테나 배열의 필드향상과 흡수효율을 높이는 구조에 관한 연구 ... 8
• 3) 나노흡수체 구조의 필드향상을 높이는 구조에 관한 연구 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 23