플라즈모닉 밴드 갭 디바이스

전문가 제언

○ 금속과 유전체의 경계면을 따라 진행되는 전자기파인 표면 플라즈몬은 파의 벡터(wave vector) 크기가 유전체 내부에서 진행되는 광의 벡터보다 크기 때문에 유전체 내부로는 전달되지 않고 표면에서만 존재한다. 그러므로 표면 플라즈몬을 여기 하기 위해서는 파 벡터를 크게 하여야 한다.

○ 파 벡터를 크게하는 방법으로 높은 굴절률 프리즘을 이용하는 감쇠전반사 방법이 이용된다. 프리즘과 프리즘에 입혀진 금속박막을 이용하는데 금속박막이 프리즘으로 입사하는 광자가 금속박막을 통과할 수 있도록 얇아야 한다. 프리즘에서 금속박막을 입사하는 광자는 전반사각보다 큰 각으로 입사하여야 표면 플라즈몬을 여기 할 수 있다.

○ 전반사각으로 크게 입사한 광자는 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasm- on Resonance: SPR)에 의해 특정한 각에서 금속박막과 유전체 경계면에서 전부 흡수된다. 표면 플라즈몬 공명은 금속박막과 유전체 경계면에서 강한 전기장을 발생시키며 이 전기장은 표면으로만 제어되고 수직으로는 지수함수로 감쇠한다. 이 때의 전기장의 세기는 표면 플라즈몬이 여기 하지 않을 때보다 십 내지 백배 정도 큰 값을 가지게 된다.

○ 표면 플라즈몬은 금속박막과 접해있는 유전체의 모양과 굴절률에 따라 크게 달라지기 때문에 이러한 성질을 이용하여 주기적 구조를 가지는 유전체와 평탄한 금속박막의 경계면에 의한 표면 플라즈몬 밴드 갭을 연구한다.

○ 그 응용의 예로서 회절격자를 사용하는 센서는 프리즘을 사용하는 센서에 비해 측정변수가 강성 적(intensive)으로 제한되는데 이것을 보완하기 위해 회절격자 주기가 점점 커지도록 입사하는 광을 면 방향으로 이동시키면 회절격자 주기에 의해 입사각이 작아지는 것을 알 수 있다.

○ 표면 플라즈몬 공명(SPR)은 입사각에 대단히 민감하여 작은 회절격자 구조에도 사용할 수 있다. 이러한 연구는 정보저장 소자나 광학현미경 등과 광학센서에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

저자

Takayuki Okamoto

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

기초과학

연도

2006

권(호)

57(7)

잡지명

화학공업(A022)

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

502~506

분석자

오*섭

분석물

• 플라즈모닉 밴드 갭 디바이스.pdf [231,575 byte]

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