금속 박막과 SiO2 나선구조 박막 계면에서의 다중 표면 플라즈몬 연구

Title
금속 박막과 SiO2 나선구조 박막 계면에서의 다중 표면 플라즈몬 연구
Authors
김지범
Keywords
금속박막과sio2나선구조박막계면에서의다중표면플라즈몬연구
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
플라즈몬 폴라리톤(surface plasmon polariton, SPP)은 금속표면의 자유전자와 빛이 공명을 일으켜 전자가 집단적으로 동일하게 진동하는 물리적인 현상이며 경계면에서 수직 방향으로 멀어질수록 지수적으로 감소하는 소멸파의 성질과 형태를 갖게 된다. 본 연구에서는 감쇠 전반사 방법 중 Krestchmann 방법을 사용하여 [프리즘/Ag 박막/SiO2 나선형 박막] 구조에서 표면 플라즈몬을 여기 시켰다. 나선형 SiO2 박막은 경사입사 증착법을 이용하여 박막의 성장 각도() 72.5 그리고 1 주기 두께() 307 nm 로 전자빔 장비를 이용하여 제작되었다. 나선형 박막은 광학적 비등방 특성을 나타나며 기둥의 성장 방향에 따라 특정 파장에서 같은 방향으로 진동하는 원형편광된 빛은 반사되고 반대 방향으로 진동하는 원형편광된 빛은 투과되는 특성이 나타난다. 연구결과 나선형 박막의 1 회전 주기 두께 2 이하에서 등방성 유전체 박막과 같이 단일의 표면 플라즈몬이 발생하였으며, 2 이상 두께에서 약 42.7와 65.05일정한 각도에서 다중 표면 플라즈몬을 확인 할 수 있었다. 서로 다른 두 공명각은 비등방성 굴절률의 변화에 민감하다. 결론적으로 나선형 박막을 사용하여 하나 이상의 SPP가 Ag 박막과 나선형 SiO2 박막의 경계면에서 여기 될 수 있으며, 다중 SPP 현상은 단일 SPP보다 유용한 광학센서로 의학, 생물, 화학 분야에서 광학센서로 기술 응용 될 수 있을 것 이라고 기대된다.
Description
제 1 장 서 론 1 제 2 장 표면 플라즈몬 공명 2.1 표면 플라즈몬 5 2.1.1 [유전체/금속] 경계 5 2.1.2 [유전체/금속/유전체] 세 개의 매질 11 2.2 감쇠 전반사법(ATR method)과 표면 플라즈몬 여기 13 제 3 장 경사입사 증착법 3.1 경사입사 증착법 16 3.2 기둥 미세구조와 그림자 효과 18 3.3 경사입사 증착방법 19 3.3.1 Columnar thin film 19 3.3.2 Sculptured nematic thin film 25 3.3.3 Chiral sculptured thin film 29 제 4 장 경사입사 증착법을 이용한 표면 플라즈몬 공명 4.1 [프리즘/Ag 박막/isotropic MgF2] 구조 특성 40 4.2 [프리즘/Ag 박막/CTF SiO2] 구조 특성 43 4.3 [프리즘/Ag 박막/나선형 SiO2] 구조 특성 46 제 5 장 다중 표면 플라즈몬 여기를 위한 샘플제작 및 특성 분석 5.1 경사입사 증착박막 측정 및 광학적 특성 52 5.2 실험방법 56 5.3 측정방법 59 5.3 실험결과 62 제 6 장 결 론 69 참 고 문 헌 70 부 록 75 그림 1-1. 입사각도에 따른 표면 플라즈몬 (a) 등방성 박막의 경우, (b) 나선형 박막의 경우 3 그림 2-1. 금속과 유전체 계면을 따라 전파하는 플라즈몬 모식도 5 그림 2-2. 세 개의 매질 구조 모식도() 11 그림 2-3. 표면 플라즈몬을 여기시는 (a) Krestchmann 방법, (b) Otto 방법 14 그림 2-4. (a) 입사각 증가에 따른 내부 전반사 (b) [프리즘/Ag] 구조에서의 표면 플라즈몬 15 그림 3-1. 물리증기 증착법 (a)일반적인 수직입사 증착법, (b) 경사입사 증착법 17 그림 3-2. 기둥 미세구조에 의한 그림자효과 18 그림 3-3. 기둥의 기
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23395
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College of Natural Science(자연과학대학) > Physics (물리학) > Theses(물리학 석박사 학위논문)
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