KR101728855B1 - 하이퍼렌즈 - Google Patents

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KR101728855B1 KR1020150053701A KR20150053701A KR101728855B1 KR 101728855 B1 KR101728855 B1 KR 101728855B1 KR 1020150053701 A KR1020150053701 A KR 1020150053701A KR 20150053701 A KR20150053701 A KR 20150053701A KR 101728855 B1 KR101728855 B1 KR 101728855B1
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김민경
노준석
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

가시광선의 보다 넓은 파장대에서 기능할 수 있는 하이퍼렌즈가 개시된다.
상기 하이퍼렌즈는 관찰대상에서 나온 빛 중 소멸파를 이용하여 상기 관찰대상의 상을 형성하고, 실리콘(Si)을 포함한 물질로 이루어진 복수의 유전체층; 및 상기 복수의 유전체층과 교대로 적층되는 복수의 금속층을 포함할 수 있다.

Description

하이퍼렌즈{HYPER-LENS}
본 발명은 하이퍼렌즈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가시광선의 보다 넓은 파장대에서 기능할 수 있는 하이퍼렌즈에 관한 것이다.
물체의 형상을 인식하기 위해서는 먼저 물체에서 산란되는 빛(전자기파)을 이용하여 물체의 상(이미지)을 만들어야 한다. 일반적으로, 물체에서 산란되는 빛은 특성이 서로 반대인 소멸파(Evanescent wave)와 진행파(Propagating wave) 성분을 갖는다. 소멸파는 파장보다 미세한 공간 변화에 대한 정보를 가지고 있지만, 발생 후 재료 표면의 수십 나노미터 이내의 거리에서 대부분 소멸되므로 상을 만들지 못한다. 일반적으로 상은 진행파에 의해 만들어진다. 이러한 소멸파의 급격한 감쇄로 인해 광학 시스템의 분해능(Resolving power)를 제한하는 회절한계가 발생한다.
작은 크기의 물체를 관찰하기 위한 광학 시스템에서, 분해능(Resolving power)은 해당 광학 시스템을 통해 획득되는 상이 얼마나 명확하고 뚜렷이 보이는가를 나타내는 척도이다. 예를 들어, 광학 시스템의 분해능이 d 라는 것은, 두 개의 물체가 거리 d 이상 떨어져 있을 때 해당 광학 시스템을 사용하여 두 물체가 분리된 것으로 구별이 가능함을 의미한다.
일반적인 광학 이론에 따르면, 진행파를 이용하여 물체의 상을 형성하는 광학 시스템에서는, 어떠한 광학 도구를 사용하더라도 분해능은 물체의 관찰에 사용되는 빛의 파장의 1/2보다 더 줄일 수 없음이 알려져 있다. 따라서, 물체에 가시광선을 조사하여 물체의 상을 형성하는 일반 광학현미경을 사용하는 경우, 분해능은 대략 가시광선 중 가장 짧은 파장인 보라색광의 반파장 정도인 200㎚ 이하로 제한된다. 이 보다 작은 바이러스나 거대 분자, 또는 생체 물질 등을 보려면, 가시광선에 비해 훨씬 짧은 파장의 전자빔을 사용하는 전자현미경을 사용하여야 한다.
하지만, 전자현미경은 광학현미경에 비해 사용방법이 복잡하고, 물체의 실시간 관찰이 어려우며, 가격이 월등히 비싸다는 단점이 있다. 더 나아가, 관찰대상이 유기체인 경우 전자빔에 의해 유기체가 사멸될 수 있고, 관찰대상 시편이 전자 현미경의 진공 조건을 견딜 수 있도록 고체로 제작되어야 하기 때문에, 전자현미경을 이용해서는 유기체나 생체 물질을 관찰하는 것이 불가능하다.
한편, 분해능의 한계를 극복하기 위한 개선책으로, 급속히 감쇄하는 소멸파를 증폭시키거나 소멸파를 진행파로 변환하여 물체의 상을 형성하는 기술이 개발되고 있다. 예컨대, 하이퍼렌즈(Hyper-lens)는 실린더 형상의 비등방성 메타물질을 사용하여, 소멸파(evanescent waves)를 진행파(propagating waves)로 바꾸는 동시에 상을 확대시킬 수 있다. 진행파는 감쇄량이 적기 때문에, 하이퍼렌즈 후면에서 멀리 떨어진 곳에 확대된 원거리상을 만들 수 있으며, 이를 통해 가시광선의 분해능보다 작은 크기의 물체의 상을 볼 수 있다. 이 경우, 물체에서 나온 소멸파는 소멸되기 전에 하이퍼렌즈에 입사되어야 하므로, 관찰대상 물체와 하이퍼렌즈의 전면은 수십 나노미터 이내로 근접해야 한다.
이러한 하이퍼렌즈를 이용하면 전자빔을 이용하지 않고도 가시광선의 분해능보다 작은 크기의 물체를 관찰할 수 있다. 그러나, 종래에 개발된 하이퍼렌즈는 파장이 400 nm 보다 작은 자외선 영역이나 700 nm 보다 큰 적외선 영역의 파장대에서만 기능하도록 구성되는데, 하이퍼렌즈의 실용성을 향상시키기 위해서는 가시광선의 파장대에서 기능하는 것이 개발될 필요가 있다.
특허문헌 1: 공개특허공보 제10-2011-0060404호 (2011년 6월 8일 공개)
본 발명의 실시예들은 가시광선의 파장대, 특히 500 nm 이상의 장파장 대역의 가시광선에서도 사용 가능한 하이퍼렌즈를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 관찰대상에서 나온 빛 중 소멸파를 이용하여 상기 관찰대상의 상을 형성하는 하이퍼렌즈로서, 실리콘(Si)을 포함한 물질로 이루어진 복수의 유전체층; 및 상기 복수의 유전체층과 교대로 적층되는 복수의 금속층을 포함하는 하이퍼렌즈가 제공될 수 있다.
본 측면에서, 상기 유전체층은 실리콘 박막일 수 있다.
또한, 상기 실리콘 박막은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 상기 실리콘 박막은 스퍼터링(sputtering)을 통해 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 금속층은 은(Ag)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 금속층은 15 nm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 유전체층은 15 nm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 소멸파는 가시광선이 상기 하이퍼렌즈에 입사되어 생성된 것일 수 있다.
또한, 상기 가시광선의 파장은 500 nm 이상 650 nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 복수의 유전체층과 상기 복수의 금속층이 교대로 적층되어 반구(hemisphere)형으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 하이퍼렌즈의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 500 nm 이상의 장파장 대역의 가시광선을 이용하여 가시광선의 회절한계보다 작은 크기의 물체를 관찰 가능하게 하는 하이퍼렌즈가 제공될 수 있다. 하이퍼렌즈에 이용 가능한 빛의 파장 대역이 확장되는바, 하이퍼렌즈의 실용성이 향상될 수 있다. 특히, 본 실시예의 하이퍼렌즈는 높은 에너지를 갖거나 별도의 장치를 거쳐 생성되어야 하는 자외선이나 적외선이 아닌 장파장 대역의 가시광선에 대해 작동하므로 그 활용도와 사용성이 현저히 향상될 수 있다.
또한, 하이퍼렌즈를 형성하는 적층구조에서 층간의 접착력을 높임으로써, 물리적으로 보다 안정된 구조의 하이퍼렌즈를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼렌즈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 하이퍼렌즈를 A-A'선에 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 560 nm 파장의 빛에 대한 도 1의 하이퍼렌즈의 렌즈 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 600 nm 파장의 빛에 대한 도 1의 하이퍼렌즈의 렌즈 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
아래의 설명에서 전방(전면) 및 후방(후면)은 광원으로부터 조사된 빛의 이동 방향에 따라 지칭될 수 있다. 예컨대, 빛이 제1 구성으로부터 제2 구성을 향해 이동하는 경우, 제1 구성은 제2 구성의 전방에 위치하고 제2 구성은 제1 구성보다 후방에 위치한다고 할 수 있다. 또한, 하나의 구성에서, 빛이 입사되는 측을 전면으로 지칭하고 빛이 방출되는 측을 후면으로 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼렌즈(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 하이퍼렌즈(100)를 A-A'선에 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 하이퍼렌즈(100)는 전면의 중앙 부분이 오목하게 형성되며, 상기 오목한 부분에 놓인 관찰대상(S)에 조사되어 산란된 빛 중 소멸파를 이용하여 관찰대상(S)의 원거리 상을 형성할 수 있다. 하이퍼렌즈(100)는 상기 오목한 부분을 중심으로 하는 환형 단면을 가질 수 있으며, 복수의 유전체층(110)과 복수의 금속층(120)이 교대로 적층된 구조를 통해 비등방성 메타물질을 형성할 수 있다. 이에 따라, 발생된 소멸파가 하이퍼렌즈(100)의 전면으로 입사되면 감쇄되지 않고 진행파로 바뀔 수 있다.
여기서, 비등방성 메타물질은 반지름 방향의 유효 유전율(εr)과 접선 방향의 유효 유전율(εθ)이 서로 다르게 형성되는 물질을 의미할 수 있다. 특히, 반지름 방향의 유효 유전율(εr)과 접선 방향의 유효 유전율(εθ)이 서로 반대 부호가 되는 물질을 의미할 수 있다. 본 실시예에서, 하이퍼렌즈(100)는 서로 적층되는 유전체층(110)의 유전율과 금속층(120)의 유전율을 반지름 방향의 유효 유전율(εr)과 접선 방향의 유효 유전율(εθ)이 서로 반대 부호가 되도록 설정함으로써 비등방성 메타물질을 형성할 수 있다. 서로 적층된 유전체층(110)들과 금속층(120)들의 두께가 이에 입사되는 빛의 파장보다 훨씬 작은 경우, 예컨대 파장의 수분의 일에 불과한 경우, 파동의 일반적인 성질에 의해 빛은 유전체층(110)들과 금속층(120)들 전체를 균일한 성질을 가진 하나의 물질로 인식하며, 하나의 유효 유전율 특성을 나타내기 때문이다.
상기와 비등방성 메타물질을 형성하는 하이퍼렌즈(100)는 소멸파의 감쇄를 크게 줄이면서 물체의 상을 확대시켜 분해능이 높은 원거리 상을 만들 수 있다. 이에 따라, 입사되는 빛의 회절한계보다 작은 크기의 관찰대상(S)을 관찰 가능하게 한다. 관찰을 위해 관찰대상(S)은 하이퍼렌즈(100)의 오목한 중앙 부분에, 하이퍼렌즈(100)의 최외층과 밀착된 상태로 놓일 수 있다. 이에 따라 관찰대상(S)과 하이퍼렌즈(100)는 입사되는 빛의 파장의 수분의 일 정도의 거리에 위치할 수 있다. 관찰대상(S)에 조사되어 산란된 빛 중 소멸파는 하이퍼렌즈(100)의 전면으로 입사되고, 하이퍼렌즈(100)를 통과하면서 방사형으로 확대되면서 증폭된다. 하이퍼렌즈(100)를 통과하면서 진행파로 바뀐 소멸파 성분은 하이퍼렌즈(100)의 후면을 통해 공기 중으로 나와 관찰대상(S)과 멀리 떨어진 곳에 관찰대상(S)의 확대된 상을 형성할 수 있다.
본 실시예의 하이퍼렌즈(100)는 가시광선의 입사광(L)에 대해 반지름 방향의 유효 유전율(εr)과 접선 방향의 유효 유전율(εθ)이 서로 반대 부호가 되도록 구성될 수 있다. 즉, 입사되는 빛이 가시광선인 경우에도 하이퍼렌즈로서 동작 가능하다. 특히, 입사광(L)이 500 nm 이상인 장파장 대역의 가시광선인 경우에 대해 비등방성 메타물질을 형성할 수 있다. 더 바람직하게는, 파장이 500 nm 내지 650 nm 인 입사광(L)에 대해 하이퍼렌즈로서 동작하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 하이퍼렌즈(100)는 교대로 적층된 복수의 유전체층(110)과 복수의 금속층(120)을 포함할 수 있으며, 이 때 유전체층(110)은 실리콘(Si)을 포함한 물질로 이루어지고, 금속층(120)은 은(Ag)으로 이루어질 수 있다.
유전체층(110)은 실리콘(Si)으로 이루어진 박막일 수 있다. 이 경우, 종래에 알려진 하이퍼렌즈(100)의 유전체층(110)을 이루는 알루미늄 옥사이드 등은 이를 형성할 수 있는 조성이 다양하기 때문에 박막의 조성을 일정하게 하기 어려워 수율이 낮은 반면에, 실리콘은 오로지 하나의 조성(Si)으로만 이루어지는바 박막을 일정한 품질로 형성하는 것이 가능하다. 이에 따라, 박막을 형성하는 공정의 수율이 현저히 향상될 수 있다.
구체적으로, 유전체층(110)은 무결정 혹은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 박막일 수 있다. 비정질 실리콘의 경우, 정질 실리콘(crystalline silicon)과는 달리 박막을 형성하는 데 있어 고온의 온도 조건을 필요로 하지 않기 때문에, 금속층(120) 상에 더 용이하게 적층될 수 있으며 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기의 비정질 실리콘 박막은 스퍼터링(sputtering)을 통해 형성된 것일 수 있다. 스퍼터링은 진공상태의 용기 안에 불활성기체를 채워 코팅재료(타깃)에 고전압을 걸어 방전시키면 이온화 된 불활성기체가 코팅재료에 충돌하게 되고, 이 때 코팅재료의 타깃물질의 이온이 튀어나와 기판(코팅하기 위한 대상물)에 달라붙어 코팅이 되는 원리를 이용한 일종의 물리 증착 기술을 말한다. 불활성 기체로는 Ar 등을 사용할 수 있고, 유속은 10 내지 100 sccm(standard cubic centimeter per minutes)일 수 있으며, 압력은 0.1 내지 100 mTorr일 수 있고, 출력은 0.1 내지 10 kW의 RF 파워일 수 있다.
종래의 하이퍼렌즈(100)에 이용되는 전자빔 증착(electron beam vapor deposition) 등에서는 에너지가 작은 영역에 집중되기 때문에 이에 의해 원료물질이 분산됨에 따라 박막을 균일하게 형성하기 힘들고, 결국 박막이 듬성듬성하게 형성된다. 그에 반해, 스퍼터링을 이용하는 경우에는 플라즈마를 이용한 고전압과 이로 인해 튀어나온 이온과 타깃물질의 작용에 의해 에너지가 더 균일하게 분산되는바, 밀도가 높고 균일성이 우수한 실리콘 박막이 증착될 수 있다.
일례에 따르면, 상기의 비정질 실리콘 박막을 스퍼터링 시, 불활성 기체의 유속은 10 sccm로 유지하고, 챔버 내의 압력은 10 mTorr로 유지하며, 출력은 300W의 RF 파워로 유지할 수 있다. 상기와 같은 조건 하에서 스퍼터링을 수행하는 경우, 1분에 약 5 nm의 실리콘 박막이 증착될 수 있다. 이러한 증착 속도를 통해 흠결(defect)이 적은 고퀄리티의 박막이 얻어질 수 있다. 유속과 출력이 높아 증착 속도가 이보다 높아지는 경우에는 실리콘이 증착될 때 흠결이 발생할 확률이 커지고, 반대로 유속과 출력이 너무 낮은 경우에는 실리콘이 증착시키기 위한 유효한 반응의 발생이 부족할 수 있다.
한편, 금속층(120)은 은(Ag)으로 이루어진 박막일 수 있으며, 전자빔 증착 또는 스퍼터링을 통해 형성될 수 있다.
복수의 유전체층(110)과 복수의 금속층(120)은 동일한 개수로 제공될 수 있으며, 교대로 적층될 수 있다. 일례에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유전체층(110)과 금속층(120)이 모두 9개씩 제공되어, 총 18층의 적층 구조를 형성할 수 있다.
상기의 유전체층(110)과 금속층(120)은 각각 15 nm 내지 30 nm의 두께를 가질 수 있다. 유전체층(110)과 금속층(120)은 동일한 두께로 형성될 수도 있고, 또는 상이한 두께로 형성될 수도 있다.
상기와 같이 유전체층(110)과 금속층(120)이 각각 실리콘과 은으로 형성된 경우, 하이퍼렌즈(100)는 500 nm 이상의 장파장 대역의 가시광선에 대해 비등방성 메타물질을 형성하여 소멸파 성분을 진행파로 변경하는 동시에 이를 확대시켜 관찰대상(S)의 원거리 상을 형성할 수 있다. 더 구체적으로, 하이퍼렌즈(100)는 650 nm 이하의 파장을 갖는 가시광선에 대해 비등방성 메타 물질을 형성할 수 있다. 상기와 같이 구성된 본 실시예의 하이퍼렌즈(100)가 500 nm 이상의 장파장 대역의 가시광선에서 작동하는 것을 확인하기 위하여 하이퍼렌즈(100)의 전면에 수분의 일 파장 간격의 한 쌍의 슬릿을 형성하여 실험하였고, 그 결과가 도 3 및 도 4에 도시되었다.
도 3은 실리콘 박막의 유전체층(110, 도 2 참고)과 은으로 이루어진 금속층(120, 도 2 참고)이 적층되어 형성된 하이퍼렌즈(100, 도 2 참고)에 560 nm 파장의 가시광선을 조사하여 관찰대상의 상을 얻는 과정을 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다. 관찰대상으로서 하이퍼렌즈의 전면에 두 개의 슬릿을 형성하였다. 도 3을 참조하면, 560 nm 파장의 빛이 하이퍼렌즈의 전면에 형성된 두 개의 슬릿을 통과 후 하이퍼렌즈에 입사되면, 슬릿의 상을 형성하는 빛이 감쇄되지 않으면서 상기 확대되는 것을 볼 수 있다.
또한 도 4는 도 3과 동일한 구성의 하이퍼렌즈(100, 도 2 참고)에 600 nm 파장의 가시광선을 조사하여 관찰대상의 상을 얻는 과정을 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다. 마찬가지로, 도 4에서도 관찰대상으로서 하이퍼렌즈의 전면에 두 개의 슬릿을 형성하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 600 nm 파장의 빛 또한 두 개의 슬릿을 통과하여 하이퍼렌즈에 입사된 후, 빛이 안정적으로 하이퍼렌즈의 후면까지 도달하면서 상이 확대됨을 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 하이퍼렌즈(100)는 500 nm 이상의 장파장 대역의 가시광선을 이용하여 가시광선의 회절한계보다 작은 크기의 관찰대상(S)을 관찰하는 것을 가능하게 한다. 즉, 하이퍼렌즈(100)를 이용 가능한 빛의 파장 대역이 확장될 수 있으며, 그 결과 하이퍼렌즈(100)의 실용성이 증대될 수 있다. 또한 높은 에너지를 갖거나 별도의 장치를 거쳐 생성되어야 하는 자외선이나 적외선이 아닌, 가시광선 대역, 특히 장파장의 가시광선 대역의 빛에 대해 작동하는바, 하이퍼렌즈(100)의 활용도와 사용성이 향상될 수 있다.
더 나아가, 실리콘으로 이루어진 박막과 은 사이의 계면 접착력은, 종래의 금속 옥사이드와 은 사이의 계면 접착력보다 높다. 이에 따라, 금속 옥사이드를 유전체층(110)으로서 이용한 종래의 하이퍼렌보다 안정된 구조의 적층구조가 형성될 수 있고, 하이퍼렌즈(100)의 구조적 안정성이 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하이퍼렌즈(100)에 제공된 금속층(120)의 두께(t2)는 15 nm일 수 있다. 이 때, 유전체층(110)의 두께(t1)는 동일하게 15 nm일 수 있다. 또는, 금속층(120)의 두께(t2)는 15 nm인 한편 유전체층(110)의 두께(t1)는 30 nm일 수 있다.
상기의 15 nm 두께의 금속층(120)을 형성하기 위해, 금속층(120)을 증착하기에 앞서 추가적인 표면 반응층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 표면 반응층은 금속층(120)을 이루는 금속과 표면 상호작용(surface interaction)할 수 있는 물질로 이루어져, 금속층(120)을 이루는 금속이 박막 형태로 펼쳐지지 않고 섬(island) 모양으로 쪼개지는 것을 방지할 수 있다. 은과 같은 금속은 얇은 두께로 형성되는 경우 금속끼리의 결합력이 높아 다른 물체의 표면에서 연속적인 필름 형태로 형성되지 않고 섬 모양으로 쪼개지는데, 상기 다른 물체의 표면과 금속 사이에 표면 반응층이 제공되는 경우 표면 반응층이 금속과 표면 상호작용 하여 금속이 표면 반응층에 스며든다. 이에 따라, 섬을 형성하던 금속이 상기 다른 물체의 표면 상에서 박막 형태로 펼쳐질 수 있다. 상기 표면 반응층을 이루는 물질은 금속층(120)을 이루는 금속에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대, 금속층(120)이 은으로 이루어진 경우, 표면 반응층은 게르마늄(Ge)으로 이루어질 수 있다.
유전체층(110)과 금속층(120)이 모두 15 nm로 형성되는 경우, 유전체층(110)과 금속층(120)은 모두 18개씩 제공되고, 하이퍼렌즈(100)는 총 36층으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 후술되는 바와 같이 많은 층을 쌓아 내경에 대한 외경의 비를 늘려 확대 배율을 향상시킴과 동시에, 금속층(120)이 빛의 통과를 방해하여 하이퍼렌즈(100)를 통과하는 빛의 양이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
소멸파 성분은 하이퍼렌즈(100)로 입사된 후 진행파로 변경되는 동시에 하이퍼렌즈(100)의 환형 단면에 의해 반지름 방향으로 진행하면서 확대된다. 이 때, 상이 확대되는 배율은 하이퍼렌즈(100)의 내경 대 외경의 비로 주어지며, 내경에 비해 외경이 클수록 상이 더 크게 확대되어 분해능이 커질 수 있다. 한편, 금속층(120)의 경우 이를 통과하는 빛의 주파수(파장)에 따라 한정된 표피 깊이(skin depth)를 가져, 각 층의 두께가 두꺼워질수록 이를 통과하는 빛의 양이 감소된다. 즉, 하이퍼렌즈(100)를 통과하는 빛을 효과적으로 통과시킴과 동시에 관찰대상(S)의 상을 동시에 높은 배율로 확대하기 위해서는, 많은 개수의 얇은 금속층(120)을 적층하여 하이퍼렌즈(100)의 총 두께를 두껍게 하는 것이 지향된다.
본 실시예에서는 각각의 금속층(120)이 15 nm의 두께로 형성됨에 따라, 하이퍼렌즈(100)를 통과하는 빛의 양을 온전하게 보존할 수 있다. 더 나아가, 15 nm의 금속층(120)을 이용하되, 적층되는 유전체층(110)들과 금속층(120)들의 총 개수를 늘려 확대 배율을 종래의 하이퍼렌즈(100) 수준으로 유지하거나 그보다 향상시킬 수 있다. 이 때, 상술된 바와 같이 유전체층(110)이 실리콘 박막으로 이루어지고 금속층(120)이 은으로 이루어진 경우 실리콘과 은 사이의 계면 접착력이 우수하기 때문에 안정적인 적층구조를 형성할 수 있으며, 결국 박막이 벗겨지거나 하는 일 없이 많은 수의 유전체층(110)들과 금속층(120)들을 적층하는 것이 가능해진다. 이에 따라 하이퍼렌즈(100)의 실용성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하이퍼렌즈(100)는 유전체층(110)들과 금속층(120)들이 적층되어 반구(hemispherical)형의 형태를 형성한 것일 수 있다. 이 경우, 하이퍼렌즈(100)에 가시광선이 입사되면, 반원통형의 하이퍼렌즈(100)와는 달리 2차원의 원거리상이 형성될 수 있다. 즉, 하이퍼렌즈(100)는 소멸파의 x방향 성분뿐만 아니라 y방향의 성분도 동시에 증폭하여 확대시킬 수 있으며, 이에 따라 하이퍼렌즈(100)의 후방에는 시료의 2차원 형상이 반영된 원거리상이 만들어질 수 있다. 또한, 반구형 하이퍼렌즈(100)의 오목한 부분에 시료가 놓이는 경우, 하이퍼렌즈(100)의 반구형 형상에 의해서 모세관현상과 유사한 원리에 의한 힘이 시료에 작용하여 시료를 더욱 효과적으로 안쪽으로 끌어당긴다. 이에 따라, 시료가 하이퍼렌즈(100)의 오목한 공간 내에서 하이퍼렌즈(100)의 최외층 상에 밀착된 상태로 효과적으로 유지될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 하이퍼렌즈를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
10: 하이퍼렌즈 110: 유전체층
120: 금속층 S: 관찰대상
L: 입사광

Claims (11)

  1. 관찰대상에서 나온 빛 중 소멸파를 이용하여 상기 관찰대상의 상을 형성하는 하이퍼렌즈로서,
    실리콘(Si)을 포함한 물질로 이루어진 복수의 유전체층; 및
    상기 복수의 유전체층과 교대로 적층되는 복수의 금속층을 포함하고,
    상기 복수의 유전체층은 실리콘 박막이고,
    상기 복수의 금속층은 은(Ag)으로 이루어지며,
    각각의 상기 유전체층의 두께와 상기 금속층의 두께는 동일하게 형성되고,
    상기 소멸파는 파장이 500 nm 이상 650 nm인 가시광선이 상기 하이퍼렌즈에 입사되어 생성된 것인
    하이퍼렌즈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 박막은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어진 것인 하이퍼렌즈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실리콘 박막은 스퍼터링(sputtering)을 통해 형성되는 하이퍼렌즈.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은 15 nm의 두께를 갖는 하이퍼렌즈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체층은 15 nm의 두께를 갖는 하이퍼렌즈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체층과 상기 복수의 금속층이 교대로 적층되어 반구(hemisphere)형으로 형성된 하이퍼렌즈.
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