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표제지 1

목차 4

요약 6

Abstract 7

Ⅰ. 서론 11

Ⅱ. 이론 13

2.1. 펨토초 레이저 13

2.2. 비선형 광학 15

2.3. 주사전자현미경 (Scanning Electronic Microscope) 17

2.3.1. 주사전자현미경의 구조 및 원리 17

Ⅲ. 실험 방법 및 결과 19

3.1. 펨토초 레이저를 이용한 sapphire 조사 19

3.2. 실험에 사용된 sapphire의 특성 21

3.3. 회절 실험 23

Ⅳ. 실험결과 및 분석 24

4.1. 레이저 강도에 따른 나노격자의 형성 24

4.2. 편광방향에 따른 나노격자의 형성 28

4.3. 나노격자를 이용한 큰 면적의 나노격자 면 형성 30

4.4. 나노격자의 깊이 특성 31

4.5. 회절 실험 33

4.6. 나노격자 면에서의 디펙트 형광 측정 37

4.7. 이온의 이동 39

4.8. 다른 샘플에서 형성된 나노격자 40

Ⅴ. 결론 42

참고문헌 44

표목차 10

표 1. 스캔속도 및 power에 따른 나노격자의 주기 27

표 2. 633 nm와 266 nm광원으로의 회절실험에서 회절 패턴의 결과값(m＝1) 36

표 3. sapphire, ZnO, fused silica의 이론적 나노주기와 실험값 비교 41

그림목차 8

그림 1. (a)나노초 레이저와 (b)펨토초 레이저에 의한 금속의 표면 가공 이미지 14

그림 2. (a) 일광자 흡수와 (b) 이광자 흡수 14

그림 3. 전자 빔에 따라 발생되는 전자들 18

그림 4. 주사전자현미경의 개략도 18

그림 5. 펨토초 레이저 조사 시스템의 개략도 19

그림 6. 초음파세척기를 이용한 샘플 세척 20

그림 7. 펨토초 레이저조사 전, 후의 sapphire의 흡수. A는 조사 후(irr), B... 21

그림 8. Sapphire의 (a) EDS 및 (b) XRD 측정 22

그림 9. 633 nm He-Ne 레이저를 이용한 회절 실험의 개략도 23

그림 10. 스캔속도의 변화에 따른 나노격자의 형성. Power는 모두 0.35 mW... 24

그림 11. Power의 변화에 따른 나노격자의 형성. 스캔속도는 모두 40... 26

그림 12. (a) 스캔속도 및 (b) Power에 따른 나노격자 주기의 변화 27

그림 13. 레이저의 편광 방향에 따른 나노격자의 형성. 수평방향을 기준으로 각... 28

그림 14. 나노플라즈마 구의 개략도 29

그림 15. 라인 간격 변화에 따른 나노격자의 형성. 라인과 라인의 간격은 각... 30

그림 16. 주사탐침현미경을 이용하여 본 (a) 이미지와 (b) 수직방향 깊이 그... 31

그림 17. 나노격자의 3D-이미지. (a) 앞, (b) 뒤 32

그림 18. 633 nm의 광원을 이용한 sapphire의 회절패턴 이미지. 펨토초 레이저... 33

그림 19. (a) 주사탐침현미경을 통하여 본 이미지와 (b) 깊이 그래프 34

그림 20. 266 nm의 광원을 이용한 회절 패턴 이미지 35

그림 21. 약 4 μm로 파도형태의 주기를 갖는 sapphire 나노격자의 주사전자... 36

그림 22. 405 nm LD를 여기광으로 이용한 sapphire의 펨토초 레이저 조사... 37

그림 23. 303 nm 레이저를 여기광으로 이용한 sapphire의 펨토초 레이저 조... 37

그림 24. 오제이 분광기를 이용한 나노격자의 (a) 주사전자현미경 이미지와... 39

그림 25. (a) ZnO 및 (b) fused silica 표면에서의 나노격자 형성. 스캔 속도... 40

초록보기

 Sapphire의 표면에 파장이 800 nm이고 반복률이 1 kHz, 펄스폭이 180 fs인 타이사파이어 펨토초 레이저를 조사하여 나노격자를 형성하였다. 형성된 sapphire의 표면을 주사전자현미경(SEM), 주사탐침현미경(AFM), 공초점현미경 등을 이용하여 관찰을 하였고 형성의 적정조건을 연구하였다.

나노격자는 조사하는 레이저의 편광 방향에 수직하게 형성되고 레이저의 에너지가 증가함에 따라 나노격자의 주기는 감소하였고 레이저의 스캔속도의 증가에 따라 나노격자의 주기는 증가함을 관찰하였다. xy-이동대를 이용하여 레이저 조사되는 선과 선의 간격을 조절함으로써 비교적 큰 면적을 이루는 균일한 나노격자 면을 만들 수 있었다.

회절실험을 통하여 3.8 μm의 주기로 나노격자들이 파도형태와 같이 형성됨을 예상하였고 주사탐침현미경을 통하여 확인하였다. 오제이 분광기를 이용하여 레이저 조사 후에 sapphire의 표면에서 이온의 이동이 일어남을 확인할 수 있었다.

또 공초점 현미경을 이용하여 나노격자의 면에서 여기광이 405 nm, 303 nm일 때 각각 450 nm, 525 nm파장의 디펙트 형광이 발생하는 것을 확인하였다.

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