광파장 이하의 주기를 갖는 다결정 실리콘 격자 기반의 컬러필터 (Color Filter Based on a Sub-Wavelength Patterned Poly-Silicon Grating Fabricated using Laser Interference Lithography)

서지정보

· 발행기관 : 한국광학회
· 수록지 정보 : 한국광학회지 / 19권 / 1호 / 20 ~ 24페이지
· 저자명 : 윤여택, 이홍식, 이상신, 김상훈, 박주도, 이기동

초록

본 논문에서는 광파장 이하의 주기를 갖는 다결정 실리콘1차원 격자 기반의 컬러필터를 제안하고 구현하였다.이 소자는 레이저
간섭 리소그래피 방식을 도입하여 제작되었으며,기존의 전자빔 리소그래피 방식에 비해 훨씬 큰 유효 면적을 얻을 수 있었다.특히,
실리콘 격자 층 상부에 산화막을 도입하여 마스크 층으로 활용함으로써 실리콘의 식각 깊이를 용이하게 조절할 수 있었고, 또한 필터
의 컷오프 특성을 개선할 수 있었다. 설계된 소자의 파라미터는 실리콘 박막 두께 100 nm, 산화막 두께 200 nm, 격자 주기 450
nm였다. 제작된 청색 컬러필터의 중심파장은 470 nm이고 투과율은 약 40%였다. 그리고 유효 면적 3 mm × 3 mm 내에서 중심파장
의 변화는 2 nm 이하, 상대적인 투과율 변화는 <10%였다. 그리고 빔의 입사각에 대한 상대적인 투과율 변화는 약 1.5%/degree였다.

영어초록

A color filter was proposed and demonstrated by incorporating a subwavelength patterned 1-dimensional grating in poly silicon.
It was produced by employing the laser interference lithography method, providing much wider effective area compared to the
conventional e-beam lithography. A SiO2 layer was introduced on top of the silicon grating layer as a mask for the etching of
the silicon, facilitating the etching of the silicon layer. It was theoretically found that the selectivity of the filter was also improved
thanks to the oxide layer. The parameters for the designed device include the grating pitch of 450 nm, the grating height of 100
nm and the oxide-layer height of 200 nm. As for the fabricated filter, the spectral pass band corresponded to the blue color
centered at 470 nm and the peak transmission was about 40%. Within the effective area of 3 × 3 mm2, the variation in the relative
transmission efficiency and in the center wavelength was less than 10% and 2 nm respectively. Finally, the influence of the angle
of the incident beam upon the transfer characteristics of the device was investigated in terms of the rate of the relative
transmission efficiency, which was found to be equivalent to 1.5%/degree.

참고자료

· 없음