| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 분과 |
| 제목 | 근 자외선 LED구조에서의 Al-기반 나노링구조를 이용한 국부적 표면플라즈몬 효과 |
| 초록 | 근자외선 LED의 경우 칩 (Chip)내부에서 수평뱡향으로 진행하는 빛이 칩 안에 갇히는 문제로 인하여 가시광영역의 LED에 비해 Light extraction efficiency (LEE)가 급격히 감소하는 경향을 보인다. 수평방향의 빛은 LED 칩 경계면에서 큰 입사각으로 진행하기 때문에 빛의 전반사를 발생시키며, 이로 인해 칩 내부에 갇히게 되고 결과적으로는 LEE의 감소로 이어진다. 이러한 문제를 해결하고자 우리는 금속 기반의 나노구조체를 활용한 국부적 표면플라즈몬 현상을 이용하였다. 국부적 표면플라즈몬 현상은 빛을 포함한 전자기파에 의해 발생되는 전도대 영역의 전자들의 집단 진동과 관련이 있으며, 금속의 종류뿐만 아니라 금속 나노구조체의 크기, 모양, 주기, 배열의 변화에 따라 플라즈몬 효과를 발생시키는 공명파장의 위치와 그 최대치를 조절 할 수 있다. 이러한 플라즈몬 효과를 이용하여 칩 내부에서 수평방향으로 진행하는 빛을 흡수 및 방출하여 향상된 LEE의 효과를 보고자 하며, 최종적으로는 External quantum efficiency (EQE)의 향상을 얻고자 한다. 이 중에서도 Closed-ring resonators와 같은 고리 구조 (nanoring)의 나노 기술이 주목 되고 있다. Nanoring의 경우, 금속 내부 표면과 외부표면 사이에 전기장을 집중시켜 플라즈몬 공명 현상을 더 증폭시키며 또한 플라즈몬 공명 최대지가 한 곳이 아닌 두 곳에서 형성되기 때문에 보다 쉽게 공명파장의 위치를 조절할 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 외부지름 기준 165, 385, 520 nm 의 세가지 크기의 Al-기반의 closed-ring arrays를 제작하여 전체적인 nanoring에서의 국부적 표면플라즈몬 coupling 현상을 분석하였다. Al 금속은 플라즈몬 공명 파장영역이 근자외선 영역에서부터 Blue 영역까지를 가지고 있다고 알려져 있으며, 이러한 Al-기반 nanoring를 만들기 위해 SiO2 nanoshere를 이용한 나노스피어 리소그래피 방식을 사용하였다. 결과로는 금속 나노구조체 크기가 커짐에 따라 플라즈몬 공명 파장의 최대치가 red shift 됨을 알 수 있었고, 이를 통해 플라즈몬을 발생시키는 흡수파장이 금속 나노구조체의 크기에 의존한다는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 우리는 Photoluminescence (PL) 측정을 통하여 근자외선영역에서의 상당한 발광 향상을 확인하였다. |
| 저자 | 이병룡, 손경락, 김경헌, 이태호, 김명주, 박태훈, 강대윤, 최신환, 김찬영, 김태근 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | <P>surface plasmon; light-emitting diode; nanoshere lithography; near UV emission</P> |
