금속 표면 근처에 내장된 유전체 나노구체에 의한 광산란 연구

Abstract

우리는 유전체 나노입자(구형 TiO2)를 금속 (Ag) 가까이 삽입한 나노구조의 원거리장에 대한 광산란 특성을 실험적으로 이론적으로 분석하였다. 우리는 금속-유전체 계면의 금속 전극 내부에 유전체 나노구체가 임베디드된 구조에서 가시광선 스펙트럼 영역의 far-field로 커플될 수 있는 고유모드의 존재를 찾았고 이 모드에 기인한 광산란 특성을 분석하였다. 이론적인 시뮬레이션과 활용하여 삽입된 나노 입자가 이루는 나노캐비티가 산란광의 피크파장(λpeak)에서 쌍극자 모드를 형성하고 서브피크파장(λsubpeak) 파장에서 사중극자 모드를 형성하는 것을 확인하였고, 금속에 삽입된 유전체 나노입자의 크기 제어를 통해서 가시광 대역에서 원하는 파장을 선택적으로 산란할 수 있다는 것을 입증하였다. 실험을 통해서 해당모드가 실제로 원거리장 산란을 잘 시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었고, 측정 산란광의 피크파장(λpeak)은 50 ㎚ 미만의 좁은 반치폭을 가지는 특성을 확인하였다. 이러한 특징을 바탕으로 해당 나노 구조는 향후 디스플레이 소자의 광산란 전극으로의 활용이 될 수 있을 것으로 기대된다. 특히 배면발광 OLED 소자에서 상부 전극으로 활용하여 내부 전반사로 소멸되는 빛의 산란과 금속 전극 표면에서의 표면 플라즈몬 폴라리톤을 산란시킴으로써 광추출 효율을 향상 시킬 수 있을 것이라 기대된다.