Ti₃O<sub>5</sub>/SiO₂ 다층박막를 이용한 협대역 칼라투과필터제작 및 특성연구

고견채; 박문찬; 이화자

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자료유형: 학술저널

저자정보: 고견채 박문찬 이화자

저널정보: 한국안광학회 한국안광학회지 한국안광학회지 제16권 제4호

발행연도: 2011.12

수록면: 357 - 362 (6page)

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Ti3O5와 SiO2를 이용하여 중심파장이 500 nm에서 반치폭이 약 12 nm이고 투과율이 99%인 협대역 칼라투 과필터를 제작하고, 이 칼라필터의 박막 특성을 연구하고자 한다. 방법: 두께 800 nm인 Ti3O5박막과 SiO2박막의 투 과율로부터 박막의 광학상수 n(굴절률)과 k(소멸계수)를 구하였고, Essential Macleod program을 이용하여 중심파장 이 500 nm에서 반치폭이 약 12 nm이고 투과율이 99%인 협대역 칼라투과필터의 필터층과 AR 코팅층을 설계하였다. 또 한 electron beam evaporation 장치를 이용하여 Ti3O5/SiO2 다층막 칼라필터을 만든 후, 분광광도계를 이용하여 투과율을 측정하였고, SEM 사진에 의한 칼라필터의 단면으로부터 칼라필터의 박막두께와 층수를 알 수 있었고, XPS분석으 로부터 박막 성분을 분석하였다. 결과: 칼라필터의 AR 코팅층의 최적조건은 6층으로 [air|SiO2(90)|Ti3O5(36)|SiO2(5)| Ti3O5(73)| SiO2(30)|Ti3O5(15)|glass]이며, 반치폭이 12 nm인 칼라필터의 필터층의 최적조건은 41층으로 [air|SiO2(20)|Ti3O5(64)|SiO2(102)|Ti3O5(66)|SiO2(112)|Ti3O5(74)|SiO2(120)|Ti3O5(68)|SiO2(123)|Ti3O5(80)|SiO2(109)|Ti3O5(70)|SiO2(105)|Ti3O5(62)|SiO2(99)|Ti3O5(63)|SiO2(98)|Ti3O5(51)|SiO2(60)|Ti3O5(42)|SiO2(113)|Ti3O5(88)|SiO2(116)|Ti3O5(68)|SiO2(89)|Ti3O5(49)|SiO2(77)|Ti3O5(48)|SiO2(84)|Ti3O5(51)|SiO2(85)|Ti3O5(48)|SiO2(59)|Ti3O5(34)|SiO2(71)|Ti3O5(44)|SiO2(65)|Ti3O5(45)|SiO2(81)|Ti3O5(52)| SiO2(88)| glass] 이었다. 위의 데이터를 이용하여 제작한 칼라필터는 SEM 사진에 의해 41층으로 확인되었으며, XPS 분석에 의해 SiO2층이 맨 위층이며 Ti3O5층과 교번인 다층막으로 형성돼 있으며, Ti3O5박막 형성 시 TiO2 박막과 Ti3O5박막이 섞여 형성됨을 알 수 있었다. 결론: 41층의 Ti3O5/SiO2 다층박막을 이용하여 12 nm 반치폭을 갖으며 500 nm 중심파장에서 투과율은 99%인 협대역 칼라투 과필터를 제작하였으며, 이 칼라필터는 Ti3O5박막 형성 시 TiO2 박막과 Ti3O5박막이 섞여 형성됨을 알 수 있었다.

The narrow-band pass color-filters with a 500 nm central wavelength and 12 nm FWHM using Ti3O5/ SiO2 mutilayer were fabricated, and their characteristics and structures were studied. Methods: the optical constants, n and k, of the Ti3O5 and SiO2 thin films were obtained from the transmittances of their thin film. The narrow-band pass color-filters were designed with these optical constants and the AR coating of the filter was also designed. Ti3O5/SiO2 multilayer filters were made by electron beam evaporation apparatus and the transmittaces of the filters were measured by spectrophotometer. the number of layers and the thicknesses of filters were calculated from the cross section of filters by SEM image and the composition of filters was analysed by XPS analysis. Results: The optimization of AR coating for the narrow-band pass color-filter was [air|SiO2(90)| Ti3O5(36)|SiO2(5)| Ti3O5(73)| SiO2(30)|Ti3O5(15)|glass], and the optimization of filter layer for the color filter was [air|SiO2(192)|Ti3O5(64)|SiO2(102)|Ti3O5(66)|SiO2(112)|Ti3O5(74)|SiO2(120)|Ti3O5(68)|SiO2(123)|Ti3O5(80)|SiO2(109)|Ti3O5(70)|SiO2(105)|Ti3O5(62)|SiO2(99)|Ti3O5(63)|SiO2(98)|Ti3O5(51)|SiO2(60)|Ti3O5(42)|SiO2(113)|Ti3O5(88)|SiO2(116)|Ti3O5(68)|SiO2(89)|Ti3O5(49)|SiO2(77)|Ti3O5(48)|SiO2(84)|Ti3O5(51)|SiO2(85)|Ti3O5(48)|SiO2(59)|Ti3O5(34)|SiO2(71)|Ti3O5(44)|SiO2(65)|Ti3O5(45)|SiO2(81)|Ti3O5(52)|SiO2(88)|glass]. It was known that the color-filters fabricated by the simulation data were composed of 41 layers by SEM image and the top layer of filters was SiO2 layer and the filters were composed of SiO2/Ti3O5 multilayer by XPS analysis. It was also known that the mixed thin film of TiO2 and Ti3O5 was made during the deposition of the Ti3O5 material. Conclusions: The narrow-band pass color-filters with a 500 nm central wavelength and 12 nm FWHM using Ti3O5/SiO2 mutilayer of 41 layer were fabricated, and it was known that the mixed form of TiO2 and Ti3O5 thin film was made during the deposition of the Ti3O5 material.

#Ti3O5/SiO2 다층박막 #협대역 칼라투과필터 #반치폭 #Ti3O5/SiO2 multilayer #Narrow-band pass color-filter #FWHM

참고문헌 (7)

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1. [인터넷자원] - (주)한국산업정보센터 / / 다층코팅박막기술: 레이저 기술 자료

2. [단행본] - Alfred Thelen / 1988 / Design of Optical Interference Coatings 1st ed / McGraw-Hill : 157 ~ 176

3. [단행본] - 황보창권 / 2000 / 박막광학 초판 / 다성출판사 : 301 ~ 328

4. [단행본] - H. A. Macleod / 1986 / Thin-film optical filters 2nd ed / Macmillan : 234 ~ 311

5. [인터넷자원] - 하늘기획 / / 행성관측용필터

이 논문의 저자 정보

고견채

소속기관 한국안광학회

주요연구분야 자연과학 > 물리학

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박문찬

소속기관 신한대학교

주요연구분야 자연과학 > 물리학 자연과학 > 기타 자연과학

논문수 28 이용수 1,724

이화자

소속기관 한국안광학회

주요연구분야 자연과학 > 물리학

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