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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 민경택
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 한국공학대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2023
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광원, 바이오, 디스플레이 등 광범위하게 사용되는 형광체의 광발광 효율을 증대시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구들은 형광체의 재료적인 측면에 치중하여 내부양자효율(IQE)을 증가시키기 위한 방향으로 진행되고 있다. 반면 본 연구에서는 형광체의 물질 자체가 아닌 소자의 구조적인 측면으로 접근하여 형광체의 색변환 효율을 증가시키는 방법을 제안하고자 한다. 형광체의 구조적인 측면을 이용한 방법으로 광자결정(Photonic Crystal; PhC)을 활용하였다. 광자결정이란 서로 다른 굴절률을 가진 물질들이 주기적으로 배열된 구조인데, 배열된 구조의 주기성이 어느 방향으로 반복되느냐에 따라 1차원, 2차원, 3차원 광자결정으로 구분된다. 형광체를 1차원 광자결정의 형태로 가공함으로써, 형광체 구조에 입사하는 여기광의 반사, 흡수, 투과량을 조절할 수 있었다. 특히 광밴드에지 파장의 빛이 형광체에 입사하는 경우 광자의 군속도가 0에 근접하게 되므로, 여기광과 형광체와의 상호작용이 증폭될 것으로 예상한다. 이 광밴드에지 공진현상을 기반으로 형광체 내부에서의 여기광 흡수율을 대폭 증가시키고 결과적으로 색변환 효율을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 시간영역유한차분법(Finite-Difference Time-Domain; FDTD)에 기반한 흡수율 전산모사를 통해 광자결정 형광체 구조를 모델링하고, 광자결정 형광체를 형광 필름의 형태로 실제 제작하였다. 광자결정 형광체의 제작을 위해 레이저 간섭 리소그래피와 식각, 증착, 나노임프린트 공정 방법이 도입되었으며, 구현된 샘플의 PL(Photoluminescence) 측정을 통해 광발광(색변환) 효율을 측정하였다. 441, 450, 461 nm의 중심파장을 가진 청색의 (micro-)LED를 여기 광원으로 사용하였을 때, 레퍼런스 형광 필름 대비 약 2배, 2.5배, 2.6배의 색변환 효율 증가를 확인하였다.
목차
제 1장 서론 11.1 형광체 11.2 광자결정 31.3 최근 선행 연구 51.3.1 1차원 광자결정 형광체 51.3.2 2차원 광자결정 형광체 7제 2장 본론 82.1 광자결정 형광체 모델링 82.1.1 설계 및 모식도 82.1.2 FDTD 전산모사 122.1.3 흡수향상계수 162.2 광자결정 형광체 제작 방법 192.2.1 공정순서 모식도 192.2.2 레이저 간섭 리소그래피 212.2.3 건식식각 및 O2 asher 262.2.4 SAM 표면처리 282.2.5 PDMS 마스터 몰드 제작 322.2.6 광자결정 형광체 제작 362.2.7 유전체 박막 증착 382.3 광특성측정 402.3.1 PL측정 조건 402.3.2 다양한 여기광원의 측정결과 442.3.3 PL측정결과와 시뮬레이션의 비교 50제 3장 결론 51참고문헌 52Abstract 54
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