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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김경식
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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지난 수 십 년간 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있는 다양한 금속 나노 입자 및 구조 등에 대한 연구들이 진행되어 왔다. 특히 국소 표면 플라즈몬 공명 구조는 작은 모드 볼륨 안에 전자기장을 집속하고 강하게 증폭시킬 수 있어 광촉매, 나노레이저 등에 응용되어 왔을 뿐 아니라 구조 주변 물질의 굴절률에 따라 공명 주파수가 민감하게 변화하는 특성이 있어, 미량의 표적 물질을 검출하는 표면 증강 분광이나 비표지 검출 방식의 광 센싱 분야 등에도 폭넓게 응용되어 왔다.
여러 가지 나노 구조체 중에서도 금속 나노입자를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 금속 나노입자를 제작하는 방법에는 화학적으로 합성하는 방식들이 많이 발표되어있지만 이를 광학 센서나 광소자에 적용하기 위해서는 균일하게 코팅하거나 원하는 위치에 고정하기 위한 별도의 공정과 비용이 소모된다는 단점이 있다. 그에 반해 Solid-state dewetting 방식은 낮은 공정비용과 상대적으로 넓은 영역에서 수행 할 수 있다는 장점이 있고 기존의 방식에 비해 공정과정이 간단하다는 장점이 있어 어레이 제조에 가장 유망한 방법의 하나로 주목받고 있다.
본 연구에서는 재현성이 높으며, 저렴한 비용으로 대면적 생산이 가능한 레이저 간섭 리소그래피(Laser Interference Lithography; LIL)공정 및 고체 열적 비젖음 현상을 이용하여 국소 표면 플라즈몬 공명 모드를 여기시킬 수 있는 계층적 금속 나노 회절격자 구조를 제작하였다. 이후 매우 얇은 은 박막에 열을 가했을 때 일어나는 열적 비젖음 현상을 이용하여 원하는 기판 위치에 은 나노 입자들을 대면적으로 제작하였다. 레이저 간섭 리소그래피 공정을 이용하여 열처리 전의 은 박막 폭을 서브 마이크로미터 수준에서 조절함으로써, 은 나노입자들로 이루어진 1차원의 주기적인 나노 회절격자 구조를 제작하였으며, template guided thermal dewetting에 의해 형성되는 은 나노 입자의 크기들을 제어하였다. 형성된 계층적 은 나노 회절격자 구조에 은 박막 증착 및 열처리 공정을 반복 수행함으로써, 은 나노 입자의 크기 분포를 확장하고, 은 나노 입자들 사이의 간격을 줄여 전자기장을 집속 및 증폭시켰으며, 준주기적으로 배열된 금속 나노입자들이 마이크로 스케일의 주기를 갖고 반복되는 계층적 금속 구조체 기반 플라즈모닉 광센서의 민감도 향상 가능성을 검증하였다.
여러 가지 나노 구조체 중에서도 금속 나노입자를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 금속 나노입자를 제작하는 방법에는 화학적으로 합성하는 방식들이 많이 발표되어있지만 이를 광학 센서나 광소자에 적용하기 위해서는 균일하게 코팅하거나 원하는 위치에 고정하기 위한 별도의 공정과 비용이 소모된다는 단점이 있다. 그에 반해 Solid-state dewetting 방식은 낮은 공정비용과 상대적으로 넓은 영역에서 수행 할 수 있다는 장점이 있고 기존의 방식에 비해 공정과정이 간단하다는 장점이 있어 어레이 제조에 가장 유망한 방법의 하나로 주목받고 있다.
본 연구에서는 재현성이 높으며, 저렴한 비용으로 대면적 생산이 가능한 레이저 간섭 리소그래피(Laser Interference Lithography; LIL)공정 및 고체 열적 비젖음 현상을 이용하여 국소 표면 플라즈몬 공명 모드를 여기시킬 수 있는 계층적 금속 나노 회절격자 구조를 제작하였다. 이후 매우 얇은 은 박막에 열을 가했을 때 일어나는 열적 비젖음 현상을 이용하여 원하는 기판 위치에 은 나노 입자들을 대면적으로 제작하였다. 레이저 간섭 리소그래피 공정을 이용하여 열처리 전의 은 박막 폭을 서브 마이크로미터 수준에서 조절함으로써, 은 나노입자들로 이루어진 1차원의 주기적인 나노 회절격자 구조를 제작하였으며, template guided thermal dewetting에 의해 형성되는 은 나노 입자의 크기들을 제어하였다. 형성된 계층적 은 나노 회절격자 구조에 은 박막 증착 및 열처리 공정을 반복 수행함으로써, 은 나노 입자의 크기 분포를 확장하고, 은 나노 입자들 사이의 간격을 줄여 전자기장을 집속 및 증폭시켰으며, 준주기적으로 배열된 금속 나노입자들이 마이크로 스케일의 주기를 갖고 반복되는 계층적 금속 구조체 기반 플라즈모닉 광센서의 민감도 향상 가능성을 검증하였다.
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