표제지
목차
국문초록 9
Abbreviations 11
Ⅰ. 서론 12
Ⅱ. 그래핀 프레넬 존 플레이트 렌즈의 구성 13
A. 실리콘 웨이퍼와 다중 내부 반사 14
B. 프레넬 존 플레이트 렌즈의 설계 17
C. 적외선 파장대역에서의 그래핀의 특성과 전도도 20
Ⅲ. 전산 모사(Simulation) 23
A. FDTD 프로그램의 기본 개념 24
B. 빛의 입사방향과 Ef 변화에 따른 초점 성능분석[이미지참조] 25
C. 그래핀 층수에 따른 초점성능 31
D. 입사파장에 따른 초점 성능 34
Ⅳ. 그래핀 FZP 렌즈의 제작 36
A. 렌즈의 제작 37
B. 그래핀 페르미 준위 가변 40
C. 그래핀 FZP의 성능 실험 42
Ⅴ. 결론 46
참고문헌 47
ABSTRACT 49
Simulation code 51
RING RADIUS SPEC #: RING NUMBER 52
연구 실적 목록 56
그림 2-1. 그래핀 프레넬 존 플레이트 적외선 렌즈의 개략도 13
그림 2-2. 실리콘 기판의 내부 다중반사 개략도 15
그림 2-3. 8 µm 입사파장에 대한 실리콘 기판 두께에 따른 광 특성 16
그림 2-4. 400 µm 두께 실리콘 기판의 광 특성 16
그림 2-5. 프레넬 존 플레이트에 의한 회절 현상 17
그림 2-6. 설계된 그래핀 프레넬 존 플레이트 2D 개략도 19
그림 2-7. 그래핀의 에너지 밴드구조 개략도 20
그림 2-8. 대역에너지 밴드 개략도 22
그림 2-9. 시뮬레이션에 사용된 실리콘 Palik n. k value 23
그림 3-1. FDTD의 Yee Cell 개략도 24
그림 3-2. 그래핀 FZP 렌즈의 빛의 입사방향 개략도 25
그림 3-3. Eƒ 변화와 빛 입사방향에 따른 렌즈 투과 초점세기[이미지참조] 26
그림 3-4. FZP 렌즈부터 입사된 빛의 투과초점 전기장 세기 분포 좌) Eƒ=0.0 eV 우) Eƒ=1.6 eV[이미지참조] 26
그림 3-5. 실리콘 기판부터 입사된 빛의 투과초점 전기장 세기 분포 좌) Eƒ=0.0 eV 우) Eƒ=1.6 eV[이미지참조] 27
그림 3-6. 그래핀 eV에 따른 투과초점의 집속도 좌) 기판 면 입사 우) 그래핀 렌즈 면 입사 27
그림 3-7. Eƒ 변화와 빛 입사방향에 따른 렌즈 반사 초점세기[이미지참조] 29
그림 3-8. FZP렌즈 부터 입사된 빛의 반사초점 전기장 세기 분포 좌) Eƒ=0.0 eV 우) Eƒ=1.6 eV[이미지참조] 29
그림 3-9. 실리콘 기판부터 입사된 빛의 반사초점 전기장 세기 분포 좌) Eƒ=0.0 eV 우) Eƒ=1.6 eV[이미지참조] 29
그림 3-10. 그래핀 eV에 따른 반사초점의 집속도 좌) 기판 면 입사 우) 그래핀 렌즈 면 입사 30
그림 3-11. 단층과 다층 그래핀의 에너지 밴드구조 개략도 31
그림 3-12. 그래핀의 층수 별 전도도 32
그림 3-13. 그래핀의 층수 별 FZP 렌즈 초점성능 33
그림 3-14. 전기장 세기 분포를 통해 확인된 기판부터 입사한 빛의 파장에 따른 초점 성능 변화. 좌) 7 µm, 중) 8 µm 우) 9 µm, 상) 투과 초점, 하) 반사 초점 35
그림 3-15. 전기장 세기 분포를 통해 확인된 렌즈부터 입사한 빛의 파장에 따른 초점 성능 변화. 좌) 7 µm, 중) 8 µm 우) 9 µm, 상) 투과 초점, 하) 반사 초점 35
그림 4-1. 제작된 그래핀 FZP 렌즈 36
그림 4-2. 제작된 그래핀 FZP의 현미경 배율 사진 37
그림 4-3. 포토마스크 설계도면_단일 38
그림 4-4. 포토마스크 설계도면_배열 38
그림 4-5. 그래핀 FZP 렌즈의 제작 공정도 39
그림 4-6. PR 선택에 따른 패턴 결과 개략도 39
그림 4-7. 전기적 게이팅을 통한 그래핀의 페르미 준위 변화방법 40
그림 4-8. 화학적 도핑을 통한 그래핀의 페르미 준위 변화방법 41
그림 4-9. 그래핀의 일 함수 변화 개략도 41
그림 4-10. 8 µm Bandpass filter Spectrogon 42
그림 4-11. 그래핀 FZP 렌즈 성능 실험 도식도_1 43
그림 4-12. 그래핀 FZP 렌즈 성능 실험 도식도_2 43
그림 4-13. 렌즈 동작 유무 확인 실험 도식도 43
그림 4-14. 카메라에 표시된 8 µm 파장의 광 이미지 44
그림 4-15. 실험에 사용된 광학계의 실제 모습 44
그림 4-16. 도핑 되지 않은 그래핀 FZP로 인해 나타난 비평행광 이미지 45
그림 4-17. Ag nanoparticle로 도핑 된 그래핀 FZP로 인해 나타난 평행광 이미지 45