| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2019년 가을 (10/30 ~ 11/01, 삼척 쏠비치 호텔&리조트) |
| 권호 | 25권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | 중적외선 영역에서 투과밴드 특성을 갖는 금속나노격자 기반의 도파모드공진 필터 제작 및 광학구조인자 영향 분석 |
| 초록 | 본 연구에서는 중적외선 영역(2-10um)에서 투과밴드 특성을 갖는 금속나노격자 기반의 도파모드공진(Guided mode resonance, GMR) 필터를 제작하고 광학구조 설계인자의 영향에 대해 분석하였다. 금속-GMR 필터는 높은 투과밴드 효율을 가지며, 투과밴드의 선폭이 좁고 밴드 외 제거능이 우수하다는 장점이 있다. 또한, 격자 주기 변경만으로 공진파장을 쉽게 가변할 수 있어서 유해 물질 감지를 위한 다중채널 필터나 칩형분광계 구현을 위한 필터 어레이 등으로의 적용이 주목받고 있다. 금속-GMR 필터는 주기적 배열을 갖는 금속나노격자와 그 하부에 놓이는 광도파로층으로 구성된다. 필터 제작을 위해 양면 연마된 실리콘 기판을 사용하였고, PECVD 공정을 이용하여 그 위에 저굴절율 SiO2 클래딩층과 SiNx 광도파로층을 차례로 증착하였다. 최종적으로 나노임프린트 공정을 이용하여 정사각 격자구조를 갖는 Al 나노 패치 어레이를 형성하였다. 본 연구에서는 광학구조 설계인자로서 금속나노격자의 주기와 Duty cycle, 금속패치를 구성하는 물질선택과 두께, 광도파로 및 클래딩층의 광학두께를 변수로 하여 필터의 투과밴드 특성에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. 이론적 해석을 위해 유한차분시간구역(FDTD) 방법을 이용한 전산모사를 진행하였고, 실험결과와 비교분석하였다. 이를 통해 본 연구에서는 우수한 투과밴드 특성을 갖는 금속-GMR 필터 제작을 위한 광학설계 가이드라인을 제시한다. |
| 저자 | 박효승1, 정두석2, 황규원1, 이경석1 |
| 소속 | 1한국과학기술(연), 2한양대 |
| 키워드 | Guided mode resonance; Metal GMR filter; Mid-Infrared band pass filter; Nanoimprint |
