KR102360722B1 - light absorber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 흡수체에 관한 것으로, 도전성의 반사층, 반사층 상에 배치되고, 적어도 하나의 제1 개구부를 포함하는 도전패턴, 반사층 상에 배치되고, 상기 제1 개구부와 수직적으로 중첩되는 나노안테나 및 반사층과 도전패턴 및 반사층과 나노안테나 사이에 개재되는 절연패턴을 포함하되, 반사층, 도전패턴 및 나노안테나는 서로 전기적으로 절연되는 광 흡수체 광 흡수체가 제공된다.The present invention relates to a light absorber, and relates to a conductive reflective layer, a conductive pattern disposed on the reflective layer, and a conductive pattern including at least one first opening, disposed on the reflective layer, the nanoantenna and the reflective layer vertically overlapping the first opening A light absorber is provided, including a conductive pattern and an insulating pattern interposed between the reflective layer and the nanoantenna, wherein the reflective layer, the conductive pattern and the nanoantenna are electrically insulated from each other.
Description
본 발명은 광 흡수체에 관한 것으로, 상세하게는 다중 파장 대역의 광에 대한 흡수 특성을 갖는 메타물질 기반의 광 흡수체에 관한 것이다. The present invention relates to a light absorber, and more particularly, to a metamaterial-based light absorber having absorption characteristics for light of multiple wavelength bands.
빛의 파장보다 작은 인위적인 구조를 이용하여, 물질에 입사되는 빛을 제어할 수 있다. 이러한 인위적인 구조들의 집합으로 이루어진 물질을 메타물질(Metamaterial)이라 한다. 메타물질은 플라스틱 및 금속과 같은 일반적인 물질으로 형성된 복합 요소의 집합체로 구성된다. 물질 내 구조들이 빛의 파장보다 작은 경우, 물질에 입사된 빛은 평균적으로 근사되는 굴절률의 분포에 영향을 받으므로, 메타물질은 일반적으로 반복적인 패턴으로 배열되어 있다. 즉, 메타물질의 광학적 특성은 그를 구성하는 물질의 특성이 아닌 그의 구조 및 배열에 의해 생긴다.By using an artificial structure smaller than the wavelength of light, it is possible to control the light incident on the material. A material composed of a set of artificial structures is called a metamaterial. Metamaterials are composed of aggregates of composite elements formed from common materials such as plastics and metals. When the structures in the material are smaller than the wavelength of light, the light incident on the material is affected by the distribution of refractive indices approximated on average, so the metamaterial is generally arranged in a repeating pattern. That is, the optical properties of metamaterials are caused by their structure and arrangement, not the properties of the materials constituting them.
최근 사물인터넷, 웨어러블 기기등 첨단 ICT 기기의 수요가 증가함에 따라 기존 소재의 특성을 뛰어넘을 수 있는 메타물질 소재에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 메타물질 제조기술을 이용하면 아직 자연에서 발견되지 않은 광학적 특성을 갖는 물질을 구현할 수 있다. 메타물질의 특성은 메타물질의 모양, 크기, 방향 및 배열 등을 조절함으로써 손쉽게 조절될 수 있으므로, 광범위한 분야에 응용이 가능하다. 최근 메타물질을 에너지 하베스팅 기술 등에 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 메타물질이 다양한 분야에 적용되기 위해서, 다중대역의 파장에 대한 흡수특성을 갖고, 집적도가 높으며, 제조가 용이한 메타물질에 대한 연구가 필요하다.Recently, as the demand for cutting-edge ICT devices such as the Internet of Things and wearable devices increases, research on metamaterial materials that can exceed the characteristics of existing materials is being actively conducted. Using metamaterial manufacturing technology, it is possible to realize materials with optical properties that have not yet been found in nature. Since the properties of metamaterials can be easily controlled by controlling the shape, size, direction, and arrangement of metamaterials, they can be applied to a wide range of fields. Recently, various studies are being conducted to apply metamaterials to energy harvesting technology. In order for metamaterials to be applied to various fields, it is necessary to study metamaterials that have absorption characteristics for multi-band wavelengths, have a high degree of integration, and are easy to manufacture.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 파장대역의 광에 대한 흡수특성을 갖는 메타물질 기반 광 흡수체를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a metamaterial-based light absorber having absorption characteristics for light of multiple wavelength bands.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체는 도전성의 반사층; 상기 반사층 상에 배치되고, 적어도 하나의 제1 개구부를 포함하는 도전패턴; 상기 반사층 상에 배치되고, 상기 제1 개구부와 수직적으로 중첩되는 나노안테나; 및 상기 반사층과 상기 도전패턴 및 상기 반사층과 상기 나노안테나 사이에 개재되는 절연패턴을 포함하되, 상기 반사층, 상기 도전패턴 및 상기 나노안테나는 서로 전기적으로 절연되는 광 흡수체를 포함한다.A light absorber according to embodiments of the present invention for solving the above problems includes: a conductive reflective layer; a conductive pattern disposed on the reflective layer and including at least one first opening; a nanoantenna disposed on the reflective layer and vertically overlapping the first opening; and an insulating pattern interposed between the reflective layer, the conductive pattern, and the reflective layer and the nanoantenna, wherein the reflective layer, the conductive pattern, and the nanoantenna include a light absorber electrically insulated from each other.
실시예들에 따르면, 상기 나노안테나는 상기 제1 개구부와 대응되는 형상을 가질 수 있다.In some embodiments, the nanoantenna may have a shape corresponding to the first opening.
실시예들에 따르면, 상기 나노안테나의 폭은 상기 제1 개구부의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.In some embodiments, a width of the nanoantenna may be substantially the same as a width of the first opening.
실시예들에 따르면, 상기 제1 개구부는 1 내지 300nm의 폭을 갖고, 상기 도전패턴은 상기 도전패턴을 향하여 입사한 광을 파장에 따라 선택적으로 투과시키도록 구성될 수 있다.In example embodiments, the first opening may have a width of 1 to 300 nm, and the conductive pattern may be configured to selectively transmit light incident toward the conductive pattern according to a wavelength.
실시예들에 따르면, 상기 제1 개구부는 제 1 방향의 제1 폭 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향의 제2 폭을 갖고, 상기 제1 폭 및 상기 제2 폭은 1 내지 300nm 이고, 상기 제1 폭은 상기 제2폭과 다를 수 있다.In example embodiments, the first opening has a first width in a first direction and a second width in a second direction perpendicular to the first direction, wherein the first width and the second width are 1 to 300 nm; , the first width may be different from the second width.
실시예들에 따르면, 상기 제1 개구부는 제1 방향으로 상기 도전패턴을 가로지르고, 상기 제1 개구부의 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향의 폭은 1 내지 300nm일 수 있다.In example embodiments, the first opening may cross the conductive pattern in a first direction, and a width of the first opening in a second direction perpendicular to the first direction may be 1 to 300 nm.
실시예들에 따르면, 상기 반사층과 상기 나노안테나 사이의 거리는 상기 반사층과 상기 도전패턴 사이의 거리보다 클 수 있다.In some embodiments, a distance between the reflective layer and the nanoantenna may be greater than a distance between the reflective layer and the conductive pattern.
실시예들에 따르면, 상기 절연패턴은: 상기 반사층 및 상기 도전패턴 사이에 배치되는 하부 절연패턴; 및 상기 개구부를 관통하며, 상기 하부 절연패턴으로부터 돌출되는 상부 절연패턴을 포함할 수 있다.In example embodiments, the insulating pattern may include: a lower insulating pattern disposed between the reflective layer and the conductive pattern; and an upper insulating pattern passing through the opening and protruding from the lower insulating pattern.
실시예들에 따르면, 상기 나노안테나는 상기 상부 절연패턴의 상면 상에 배치되고, 상기 나노안테나의 측면들은 상기 상부 절연패턴의 측면들에 정렬될 수 있다.In some embodiments, the nanoantenna may be disposed on the upper surface of the upper insulating pattern, and side surfaces of the nanoantenna may be aligned with the side surfaces of the upper insulating pattern.
실시예들에 따르면, 상기 나노안테나는 상기 도전패턴과 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.In some embodiments, the nanoantenna may have substantially the same thickness as the conductive pattern.
실시예들에 따르면, 상기 반사층과 상기 나노안테나 사이의 거리는 상기 반사층과 상기 도전패턴 사이의 거리보다 작을 수 있다.In some embodiments, a distance between the reflective layer and the nanoantenna may be smaller than a distance between the reflective layer and the conductive pattern.
실시예들에 따르면, 상기 절연패턴은 상기 개구부의 아래에 형성된 제1 함몰부를 포함하고, 상기 나노안테나는 상기 제1 함몰부의 바닥면 상에 배치될 수 있다.In some embodiments, the insulating pattern may include a first depression formed under the opening, and the nanoantenna may be disposed on a bottom surface of the first depression.
실시예들에 따르면, 상기 나노안테나는: 제2 개구부를 갖는 제1 안테나부; 및 상기 제1 안테나부와 이격되며, 상기 제2 개구부와 수직적으로 중첩되는 제2 안테나부를 포함할 수 있다.According to embodiments, the nanoantenna may include: a first antenna unit having a second opening; and a second antenna unit spaced apart from the first antenna unit and vertically overlapping the second opening.
실시예들에 따르면, 상기 제1 안테나부는 링 형상을 가질 수 있다.In some embodiments, the first antenna unit may have a ring shape.
실시예들에 따르면, 상기 제2 안테나부는 상기 제2 개구부에 대응되는 형상을 가질 수 있다.In some embodiments, the second antenna unit may have a shape corresponding to the second opening.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다중 파장대역의 광에 대한 흡수 특성을 가지며, 제조가 용이하고, 다양한 에너지 소자에 적용 가능한 메타물질 기반 광 흡수체가 제공될 수 있다. According to embodiments of the present invention, a metamaterial-based light absorber that has absorption characteristics for light of multiple wavelength bands, is easy to manufacture, and can be applied to various energy devices may be provided.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 도면으로, 도 1의 I~I'선에 따른 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 도전패턴을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 제1 안테나부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.1 is a perspective view for explaining a light absorber according to embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a light absorber according to embodiments of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line I to I' of FIG. 1 .
3A to 3C are diagrams for explaining conductive patterns according to embodiments of the present invention.
4 is a cross-sectional view for explaining a light absorber according to other embodiments of the present invention.
5 is a cross-sectional view for explaining a light absorber according to still other embodiments of the present invention.
6 is a view for explaining a first antenna unit according to embodiments of the present invention.
7 is a cross-sectional view for explaining a light absorber according to still another embodiment of the present invention.
8 and 9 are views for explaining a method of manufacturing a light absorber according to embodiments of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or devices mentioned. or addition is not excluded.
이하 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a light absorber according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 도면으로, 도 1의 I~I'선에 따른 단면도이다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 도전패턴을 설명하기 위한 도면들이다.1 is a perspective view for explaining a light absorber according to embodiments of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining a light absorber according to embodiments of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line I to I' of FIG. 1 . 3A to 3C are diagrams for explaining conductive patterns according to embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 3c를 참조하면, 광 흡수체는 반사층(120), 절연패턴(130), 도전패턴(140) 및 나노안테나(150)를 포함할 수 있다. 나노안테나(150)와 반사층(120)이 절연패턴(130)을 사이에 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 나노안테나(150)는 광 흡수체의 외부로부터 특정 파장의 광을 수신하여 반사층(120)을 향하여 출력할 수 있다. 반사층(120)을 향하여 출력된 광은 나노안테나(150)와 반사층(120) 사이에서 공진(resonance)되어 광 흡수체에 흡수될 수 있다.1 to 3C , the light absorber may include a
도전패턴(140)이 절연패턴(130)을 사이에 두고 반사층(120)과 이격되어 배치될 수 있다. 도전패턴(140)은 광을 파장에 따라 선택적으로 투과시킬 수 있다. 도전패턴(140)을 투과한 광은 도전패턴(140) 및 반사층(120) 사이에서 공진되어 광 흡수체에 흡수될 수 있다. 또한, 도전패턴(140)은 반사층(120) 및 나노안테나(150)의 사이에 배치되어, 나노안테나(150)와 반사층(120)의 공진 특성을 조절할 수 있다. 이에 따라, 광 흡수체는 다중 파장 대역의 광에 대한 흡수 특성을 가질 수 있다.The
구체적으로, 반사층(120)은 개구부 및 함몰부 등을 포함하지 않는 연속적인 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 반사층(120)은 평판의 형태를 가질 수 있다. 반사층(120)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 반사층(120)은 금속을 포함할 수 있다. 반사층(120)은 전기적으로 플로팅될 수 있다. 즉, 반사층(120)은 접지되지 않을 수 있고, 또한, 외부전원에 연결되지 않을 수 있다. 반사층(120)의 아래에 지지기판(110)이 배치될 수 있다. 지지기판(110)은 유전체를 포함할 수 있다. 예컨대, 지지기판(110)은 실리콘 기판, 고분자기판 또는 유리기판 등을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다. 반사층(120)이 전기적으로 플로팅되는 경우, 지지기판(110)은 생략될 수도 있다.Specifically, the
도전패턴(140)이 반사층(120) 상에 배치될 수 있다. 도전패턴(140)의 두께(t1)는 0.1nm 내지 100nm일 수 있다. 도전패턴(140)은 금속을 포함할 수 있다. 예컨대, 도전패턴(140)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도전패턴(140)은 반사층(120)과 이격되어 배치될 수 있으며, 반사층(120)과 전기적으로 분리될 수 있다. A
도 3a에 도시된 바와 같이, 도전패턴(140)은 제1 개구부(100)를 포함할 수 있다. 도전패턴(140)은 제1 개구부(100)를 통해 특정 파장의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 개구부(100)의 폭(d1)은 10 내지 300nm일 수 있다. 제1 개구부(100)가 10 내지 300nm의 폭을 가짐에 따라, 도전패턴(140)은 350nm 내지 900nm 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 도전패턴(140)이 특정 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 것은 특이 광 투과(extraordinary optical transmission:EOT) 현상에 기인할 수 있다. 특이 광 투과 현상은 빛의 파장보다 작은 폭의 개구부를 포함하는 금속막을 통하여 특정 파장 대역의 빛이 투과되는 현상을 의미할 수 있다. 구체적으로, 빛은 미세한 개구부를 포함하는 금속막의 상면에 입사하여 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance) 효과에 의한 보강 간섭을 발생시킬 수 있다. 이어서, 플라즈몬들이 개구부에 통과하여 금속막의 하면 상에서 발광할 수 있다. As shown in FIG. 3A , the
제1 개구부(100)는 평면적 관점에서 원의 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1 개구부(100)의 폭(d1)은, 평면적 관점에서, 모든 방향에 대하여 동일할 수 있다. 이에 따라, 도전패턴(140)의 광 투과 특성은 편광 방향에 영향을 받지 않을 수 있다. The
한편, 다른 실시예에 따르면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도전패턴(140)의 제1 개구부(100)는 평면적 관점에서 사각형의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 개구부(100)는 제1 방향의 제1 폭(d1a) 및 제1 방향과 수직한 제2 방향의 제2 폭(d1b)을 가질 수 있다. 일 예로, 제1 개구부(100)는 평면적 관점에서 직사각형일 수 있다. 즉, 제1 폭(d1a)과 제2 폭(d1b)은 서로 다를 수 있다. 이때, 제1 폭(d1a) 및 제2 폭(d1b)은 1 내지 300nm일 수 있다. 제1 개구부(100)가 서로 다른 제1 폭(d1a) 및 제2 폭(d1b)을 포함함에 따라, 도전패턴(140)은 편광 방향에 따라 상이한 파장의 광을 선택적으로 특이 광 투과시킬 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment, as shown in FIG. 3B , the
또 다른 실시예에 따르면, 도 3c에 도시된 바와 같이, 도전패턴(140)의 제1 개구부(100)는 도전패턴(140)을 가로지를 수 있다. 다시 말해, 제1 개구부(100)의 제1 폭(d1a)은 도전패턴(140)의 제1 방향의 폭과 동일할 수 있다. 제1 개구부(100)의 제2 폭(d1b)은 1 내지 300nm일 수 있다. 따라서, 도전패턴(140)은 편광 방향에 따라 특정 파장의 광을 특이 광 투과시키거나 또는 특이 광 투과시키지 않을 수 있다.According to another embodiment, as shown in FIG. 3C , the
다시 도 1 내지 도 3c를 참조하면, 나노안테나(150)가 반사층(120) 상에 배치될 수 있다. 나노안테나(150)는 제1 개구부(100)와 수직적으로 중첩되어 배치될 수 있다. 나노안테나(150)는 평면적 관점에서 도전패턴(140)의 제1 개구부(100)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 나노안테나(150)는, 평면적 관점에서, 도전패턴(140)의 제1 개구부(100)와 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 도전패턴(140)이 도 3a를 참조하여 설명한 제1 개구부(100)를 포함하는 경우, 나노안테나(150)는 평면적 관점에서 원형의 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 도전패턴(140)이 도 3b 또는 도 3c를 참조하여 설명한 제1 개구부(100)를 포함하는 경우, 나노안테나(150)는 평면적 관점에서 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가질 수 있다. 나노안테나(150)의 두께(t2)는 0.1nm 내지 100nm일 수 있다. 나노안테나(150)의 두께(t2)는 도전패턴(140)의 두께(t1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 나노안테나(150)는 도전패턴(140)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 3C , the
절연패턴(130)이 반사층(120)과 도전패턴(140) 사이에 배치될 수 있으며, 또한 반사층(120)과 나노안테나(150) 사이에 배치될 수 있다. 절연패턴(130)은 반사층(120), 도전패턴(140) 및 나노안테나(150)를 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연패턴(130)은 실리콘 옥사이드(SiO2) 또는 폴리머(polymer) 등을 포함할 수 있다.The insulating
구체적으로, 절연패턴(130)은 하부 절연패턴(130a) 및 상부 절연패턴(130b)을 포함할 수 있다. 하부 절연패턴(130a)이 반사층(120) 및 도전패턴(140) 사이에 배치될 수 있다. 하부 절연패턴(130a)은 서로 대향하는 상면 및 하면을 구비한 평판의 형태를 가질 수 있다. 하부 절연패턴(130a)은 하부 절연패턴(130a)의 상면 상에 배치되는 도전패턴(140)을 지지할 수 있다.Specifically, the insulating
상부 절연패턴(130b)이 하부 절연패턴(130a)의 상면으로부터 돌출될 수 있다. 상부 절연패턴(130b)은 도전패턴(140)을 관통할 수 있다. 예컨대, 상부 절연패턴(130b)의 폭은 도전패턴(140)의 제1 개구부(100)의 폭(d1)과 동일할 수 있다. 상부 절연패턴(130b)은 일정한 폭을 가지며 하부 절연패턴(130a)과 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 상부 절연패턴(130b)은 평면적 관점에서 도전패턴(140)의 제1 개구부(100)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 상부 절연패턴(130b)은 서로 대향하는 상면 및 하면을 가질 수 있다. 상부 절연패턴(130b)은 상부 절연패턴(130b)의 상면 상에 배치되는 나노안테나(150)를 지지할 수 있다. The upper
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1 내지 도 3c를 참조하여 설명한 광 흡수체와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위해 중복되는 설명은 생략될 수 있다.4 is a cross-sectional view for explaining a light absorber according to other embodiments of the present invention. The same reference numerals are provided to the same components as those of the light absorber described with reference to FIGS. 1 to 3C , and overlapping descriptions may be omitted for simplicity of description.
도 4를 참조하면, 나노안테나(150)는 반사층(120)과 도전패턴(140)의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 반사층(120)과 나노안테나(150) 사이의 거리는 반사층(120)과 도전패턴(140) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 나노안테나(150)는 도전패턴(140)을 투과한 특정 파장의 광을 수신할 수 있으며, 특정 파장의 광을 공진 및 흡수할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
구체적으로, 절연패턴(130)은 절연패턴(130)의 상면으로부터 절연패턴(130)의 하면을 향하여 만입된 제1 함몰부(132)를 포함할 수 있다. 제1 함몰부(132)는 일정한 폭을 가질 수 있다. 제1 함몰부(132)는 제1 개구부(100)의 아래에 형성될 수 있으며, 제1 함몰부(132)의 내측면들은 제1 개구부(100)의 내측면들과 정렬될 수 있다. 즉, 도시되지는 않았지만, 제1 함몰부(132)는, 평면적 관점에서, 제1 개구부(100)와 동일한 형상을 가질 수 있다.Specifically, the insulating
나노안테나(150)가 제1 함몰부(132)의 바닥면 상에 배치될 수 있고, 도전패턴(140)은 절연패턴(130)의 상면 상에 배치될 수 있다. 나노안테나(150)와 도전패턴(140) 형상 및 나노안테나(150)와 도전패턴(140)을 이루는 물질에 관한 내용은 도1 내지 도 3c를 참조하여 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 제1 안테나부를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 3c를 참조하여 설명한 광 흡수체와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위해 중복되는 설명은 생략될 수 있다.5 is a cross-sectional view for explaining a light absorber according to still other embodiments of the present invention. 6 is a view for explaining a first antenna unit according to embodiments of the present invention. The same reference numerals are provided to the same components as those of the light absorber described with reference to FIGS. 1 to 3C , and overlapping descriptions may be omitted for simplicity of description.
도 5를 참조하면, 나노안테나(150)는 서로 이격된 제1 안테나부(150a) 및 제2 안테나부(150b)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(150a)는 제2 개구부(102)를 포함할 수 있다. 제2 안테나부(150b)는 제2 개구부(102)와 수직적으로 중첩되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 나노안테나(150)는 다중대역의 파장의 광을 수신할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
구체적으로, 절연패턴(130)은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 하부 절연패턴(130a) 및 상부 절연패턴(130b)을 포함할 수 있다. 절연패턴(130)은 상부 절연패턴(130b)으로부터 돌출되는 최상부 절연패턴(130c)을 더 포함할 수 있다. 최상부 절연패턴(130c)은 제2 안테나부(150b)를 관통할 수 있다. 최상부 절연패턴(130c)은 일정한 폭을 가지며, 상부 절연패턴(130b)과 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 최상부 절연패턴(130c)은 제2 안테나부(150b)의 아래에 배치되어, 제2 안테나부(150b)를 지지할 수 있다.Specifically, as described with reference to FIG. 2 , the insulating
나노안테나(150)의 제1 안테나부(150a)가 상부 절연패턴(130b)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제1 안테나부(150a)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 링(ring) 형상을 가질 수 있다. 제1 안테나부(150a)의 폭(외경, w1)은 제1 개구부(100)의 폭과 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 안테나부(150a)의 폭(w1)은 1 내지 300nm일 수 있다. 제1 안테나부(150a)는 제1 파장의 광을 선택적으로 수신할 수 있다.The
제1 안테나부(150a)는 제2 개구부(102)를 통해 특정 파장의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 제2 개구부(102) 특이 광 투과를 발생시키기 위한 폭을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 개구부(102)의 폭(d2)은 0.5 내지 100nm일 수 있다. 본 예에서, 제2 개구부(102)가 평면적 관점에서 원형인 것으로 도시되었지만, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에서, 제2 개구부(102)의 형상은 도 3b를 참조하여 설명한 제1 개구부(100)와 동일/유사할 수 있다. 즉, 제1 안테나부(150a)는 편광 방향에 따라 상이한 광 투과 특성을 가질 수도 있다.The
나노안테나(150)의 제2 안테나부(150b)가 최상부 절연패턴(130c)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제2 안테나부(150b)는 제2 개구부(102)와 수직적으로 중첩될 수 있다. 제2 안테나부(150b)는 제2 개구부(102)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 안테나부(150b)는, 평면적 관점에서, 제2 개구부(102)와 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다. 제2 안테나부(150b)의 두께(t2b)는 제1 안테나부(150a)의 두께(t2a)와 동일할 수 있다. 제2 안테나부(150b)의 폭(w2)은 제1 안테나부(150a)의 폭(w1) 보다 작을 수 있다. 예컨대, 제2 안테나부(150b)의 폭은 0.5내지 100nm일 수 있다. 따라서, 제2 안테나부(150b)는 제1 파장보다 짧은 제2 파장의 광을 선택적으로 수신할 수 있다. The
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광 흡수체를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1 내지 도 6를 참조하여 설명한 광 흡수체와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위해 중복되는 설명은 생략될 수 있다.7 is a cross-sectional view for explaining a light absorber according to still another embodiment of the present invention. The same reference numerals are provided for the same components as those of the light absorber described with reference to FIGS. 1 to 6 , and overlapping descriptions may be omitted for simplicity of description.
도 7를 참조하면, 나노안테나(150)는 반사층(120)과 도전패턴(140)의 사이에 배치될 수 있다. 이때, 반사층(120)과 제1 나노안테나(150) 사이의 거리는 반사층(120)과 제2 나노안테나(150) 사이의 거리보다 클 수 있다. 도전패턴(140)은 광 흡수체의 외부로부터 광 흡수체를 상부 향하여 입사한 광을 파장에 따라 선택적으로 투과시킬 수 있다. 이어서, 제1 안테나부(150a)는 도전패턴(140)을 투과한 광의 일부를 흡수 할 수 있다. 제1 안테나부(150a)는 도전패턴(140)을 투과한 광의 다른 일부를 반사시킬 수 있다. 또한, 제1 안테나부(150a)는 도전패턴(140)을 투과한 광의 또 다른 일부를 제2 개구부(102)를 통하여 투과시킬 수 있다. 제2 안테나부(150b)는 제2 개구부(102)를 통과한 광의 일부를 흡수할 수 있다. 또한, 제2 안테나부(150b)는 제2 개구부(102)를 통과한 광의 다른 일부를 반사시킬 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
구체적으로, 절연패턴(130)은 도 4를 참조하여 설명한 제1 함몰부(132)를 포함할 수 있다. 절연패턴(130)은 제1 함몰부(132)의 바닥면으로부터 절연패턴(130)의 하면을 향하여 만입된 제2 함몰부(134)를 더 포함할 수 있다. 제1 안테나부(150a)는 제1 함몰부(132)의 바닥면 상에 배치될 수 있다. 제2 안테나부(150b)는 제2 함몰부(134)의 바닥면 상에 배치될 수 있다. 제2 함몰부(134)는 일정한 폭을 가질 수 있다. 제2 함몰부(134)는 제2 개구부(102)의 아래에 형성될 수 있으며, 제2 함몰부(134)의 내측면들은 제2 개구부(102)의 내측면들과 정렬될 수 있다. 즉, 도시되지는 않았지만, 제2 함몰부(134)는, 평면적 관점에서, 제2 개구부(102)와 동일한 형상을 가질 수 있다.Specifically, the insulating
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 흡수체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 8 and 9 are views for explaining a method of manufacturing a light absorber according to embodiments of the present invention.
도 8 및 도 9를 참조하면, 지지기판(110) 상에 반사층(120) 및 수지층(135)을 순차적으로 형성할 수 있다. 예컨대, 수지층(135)은 폴리머를 포함할 수 있다. 수지층(135)은 자외선 및/또는 열 등에 의해 경화되는 경화성 수지를 포함할 수 있다. 8 and 9 , the
이후, 수지층(135) 상에 나노임프린트 공정을 수행하여 수지층(135)에 패턴을 전사할 수 있다. 구체적으로, 스템프(160)를 사용하여 수지층(135)을 가압할 수 있다. 스템프(160)는 소정의 패턴을 갖는 나노임프린트용 스템프일 수 있다. 이어서, 수지층(135)을 경화시켜 절연패턴(130)을 형성할 수 있다. 수지층(135)을 경화시키는 것은 자외선 조사 및/또는 열처리 공정을 포함할 수 있다. Thereafter, a nanoimprint process may be performed on the
예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 스템프(160)는 스템프(160)의 하면으로부터 스템프(160)의 상면을 향하여 만입된 홈(162)을 포함할 수 있다. 스템프(160)로 수지층(135)을 가압하는 동안, 수지층(135)의 일부가 홈(162)의 내부로 충진될 수 있으며, 수지층(135)의 다른 일부가 홈(162)의 외부에 잔존될 수 있다. 홈(162)의 외부에 잔존된 수지층(135)의 일부는 경화되어 하부 절연패턴(130a)을 형성할 수 있다. 홈(162) 내부에 충진된 수지층(135)의 다른 일부는 경화되어 상부 절연패턴(130b)을 형성할 수 있다. For example, as shown in FIG. 8 , the
다시 도 2를 참조하면, 절연패턴(130) 상에 증착 공정을 수행하여, 나노안테나(150) 및 도전패턴(140)을 형성할 수 있다. 증착 공정은 스퍼터링 공정 또는 전자빔 증착 공정을 포함할 수 있다. 나노안테나(150)와 도전패턴(140)은 동일한 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 나노안테나(150)와 도전패턴(140)은 동일한 두께를 가질 수 있고, 동일한 물질을 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 2 , a deposition process may be performed on the insulating
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (15)
상기 반사층 상에 배치되고, 적어도 하나의 제1 개구부를 포함하는 도전패턴;
상기 반사층 상에 배치되고, 상기 제1 개구부와 수직적으로 중첩되는 나노안테나; 및
상기 반사층과 상기 도전패턴 및 상기 반사층과 상기 나노안테나 사이에 개재되는 절연패턴을 포함하되,
상기 반사층, 상기 도전패턴 및 상기 나노안테나는 서로 전기적으로 절연되고,
상기 나노안테나는:
제2 개구부를 갖는 제1 안테나부; 및
상기 제1 안테나부와 이격되며, 상기 제2 개구부와 수직적으로 중첩되는 제2 안테나부를 포함하는 광 흡수체.a conductive reflective layer;
a conductive pattern disposed on the reflective layer and including at least one first opening;
a nanoantenna disposed on the reflective layer and vertically overlapping the first opening; and
Including an insulating pattern interposed between the reflective layer and the conductive pattern and the reflective layer and the nanoantenna,
The reflective layer, the conductive pattern and the nanoantenna are electrically insulated from each other,
The nanoantenna is:
a first antenna unit having a second opening; and
and a second antenna unit spaced apart from the first antenna unit and vertically overlapping the second opening.
상기 나노안테나는 상기 제1 개구부와 대응되는 형상을 갖는 광 흡수체.The method of claim 1,
The nanoantenna is a light absorber having a shape corresponding to the first opening.
상기 나노안테나의 폭은 상기 제1 개구부의 폭과 실질적으로 동일한 광 흡수체.The method of claim 1,
A width of the nanoantenna is substantially equal to a width of the first opening.
상기 제1 개구부는 1 내지 300nm의 폭을 갖고,
상기 도전패턴은 상기 도전패턴을 향하여 입사한 광을 파장에 따라 선택적으로 투과시키도록 구성되는 광 흡수체.The method of claim 1,
The first opening has a width of 1 to 300 nm,
The conductive pattern is a light absorber configured to selectively transmit light incident toward the conductive pattern according to a wavelength.
상기 제1 개구부는 제1 방향의 제1 폭 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향의 제2 폭을 갖고,
상기 제1 폭 및 상기 제2 폭은 1 내지 300nm 이고,
상기 제1 폭은 상기 제2 폭과 다른 광 흡수체.The method of claim 1,
The first opening has a first width in a first direction and a second width in a second direction perpendicular to the first direction,
The first width and the second width are 1 to 300 nm,
The first width is different from the second width.
상기 제1 개구부는 제1 방향으로 상기 도전패턴을 가로지르고,
상기 제1 개구부의 상기 제1 방향과 수직한 수직한 제2 방향의 폭은 1 내지 300nm인 광 흡수체.The method of claim 1,
The first opening crosses the conductive pattern in a first direction,
A width of the first opening in a second direction perpendicular to the first direction is 1 to 300 nm.
상기 반사층과 상기 나노안테나 사이의 거리는 상기 반사층과 상기 도전패턴 사이의 거리보다 큰 광 흡수체.The method of claim 1,
A distance between the reflective layer and the nanoantenna is greater than a distance between the reflective layer and the conductive pattern.
상기 절연패턴은:
상기 반사층 및 상기 도전패턴 사이에 배치되는 하부 절연패턴; 및
상기 개구부를 관통하며, 상기 하부 절연패턴으로부터 돌출되는 상부 절연패턴을 포함하는 광 흡수체.The method of claim 1,
The insulating pattern is:
a lower insulating pattern disposed between the reflective layer and the conductive pattern; and
and an upper insulating pattern penetrating through the opening and protruding from the lower insulating pattern.
상기 제1 안테나부는 상기 상부 절연패턴의 상면 상에 배치되고,
상기 제1 안테나부의 측면들은 상기 상부 절연패턴의 측면들에 정렬되는 광 흡수체.9. The method of claim 8,
The first antenna unit is disposed on the upper surface of the upper insulating pattern,
A light absorber in which side surfaces of the first antenna unit are aligned with side surfaces of the upper insulating pattern.
상기 제1 안테나부는 상기 도전패턴과 실질적으로 동일한 두께를 갖는 광 흡수체.The method of claim 1,
The first antenna portion is a light absorber having substantially the same thickness as the conductive pattern.
상기 반사층과 상기 제1 안테나부 사이의 거리는 상기 반사층과 상기 도전패턴 사이의 거리보다 작은 광 흡수체.The method of claim 1,
A distance between the reflective layer and the first antenna unit is smaller than a distance between the reflective layer and the conductive pattern.
상기 제1 안테나부는 링 형상을 갖는 광 흡수체.The method of claim 1,
The first antenna unit is a light absorber having a ring shape.
상기 제2 안테나부는 상기 제2 개구부에 대응되는 형상을 갖는 광 흡수체.
The method of claim 1,
The second antenna unit is a light absorber having a shape corresponding to the second opening.
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
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CN106483594A (en) * | 2017-01-03 | 2017-03-08 | 济南大学 | Colored filter and application based on the super surface of silicon and nanostructured metal film |
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2017
- 2017-09-05 KR KR1020170113543A patent/KR102360722B1/en active IP Right Grant
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