KR101684383B1 - 박막형 적외선 흡수체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 (a) 글라스 기판을 준비하는 단계; (b) 글라스 기판 표면에 Ti를 증착하여 금속층을 형성시키는 단계; (c) 금속층 표면에 MgF₂를 증착하여 유전체층을 형성시키는 단계; 및 (d) Ti와 MgF₂의 증착을 복수 회 반복 수행하여, 금속층과 유전체층를 복층으로 형성하는 단계;를 포함하여, 적외선 흡수율을 95%이상으로 향상킬 수 있는 효과가 있다.

Description

박막형 적외선 흡수체 제조방법{METHOD FOR THIN FILM INFRARAD ABSORBER MATERIAL}

본 발명은 박막형 적외선 흡수체 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 빔 증발 탈수법을 이용하여 Ti를 10nm 두께로 증착하고, 그(Ti) 위에 MgF₂를 320nm 두께로 증착하되, 상기 Ti와 MgF₂를 교대로 복수회 증착하여 적외선 흡수율을 95%향상시키기 위한 박막형 적외선 흡수체 제조방법에 관한 것이다.

태양전지 분야에서 현재는 결정질 실리콘 기술이 주도적인 역할을 하고 있으나, 최근 유리 등 저가의 기판을 활용하고, 표면에 박막으로 실리콘 등 재료를 증착하는 형태의 박막형 태양전지 기술이 부상하고 있다.

특히, 태양전지 기술에 있어서, 태양 에너지로부터 적외선을 검출하기 위한 적외선 검출기는 열 흡수층으로 입사하는 적외선 에너지를 열로 변화하는 적외선 흡수체 및 변환된 열을 감지하는 적외선 감지체로 구성되고, 또한 상기 적외선 흡수체는 열을 감지할 수 있는 열 감지체층과 귀금속을 포함하는 열 흡수층로 구성되는데, 상술한 적외선 흡수체는 80% 이상 또는 90%이상의 적외선 흡수율을 가져야만 산업적으로 매우 유리하다.

이러한 적외선 흡수체가 융합전지나 다양한 분야에 쉽게 쓰이기 위해서는 흡수도가 높아야 할 뿐만 아니라 박막형으로 간단하게 제조되어야 한다.

종래, 흡수체 내부에 연속적인 ‘ㄹ’자형으로 형성된 볼로메터가 상하로 웨이브 형태로 굴곡이 지도록 형성되어진 방법이 제시되었지만 융합전지에 응용하기에는 어려움이 있다.

이를 해결하기 위해 박막형 적외선 흡수체 제조방법을 제시하고 있다. 하지만 흡수체의 종류, 두께와 층의 개수에 따라 다양한 흡수도를 나타내기 때문에 적절한 조건을 잡는데 어려움이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1244459호(2013. 03. 11)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전자 빔 증발 탈수법을 이용하여 Ti를 10nm 두께로 증착하고, 그(Ti) 위에 MgF₂를 320nm 두께로 증착하되, 상기 Ti와 MgF₂를 교대로 복수회 증착하여 적외선 흡수율을 95%향상시킨 박막형 적외선 흡수체 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 (a) 글라스 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 글라스 기판 표면에 Ti를 증착하여 금속층을 형성시키는 단계; (c) 상기 금속층 표면에 MgF₂를 증착하여 유전체층을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 Ti와 상기 MgF₂의 증착을 교대로 복수 회 반복 수행하여, 상기 금속층과 상기 유전체층이 교대로 적층된 복층으로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 Ti와 MgF₂가 전자선 증착(Electron Beam Evaporation)공법으로 증착되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 Ti와 MgF₂가 각각 10nm와 320nm의 두께로 증착되는 것을 특징으로 한다.

더더욱 바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 Ti의 증착파워와 증착속도가 각각 50mA와 1nm/s이고, MgF₂의 증착파워와 증착속도가 각각 2mA와 2.5nm/s인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 Ti와 MgF₂를 교대로 증착하는 간단한 제조방법으로 적외선 흡수율을 95%이상으로 향상킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법으로 제조된 박막형 적외선 흡수체의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체의 금속층 두께에 따른 특성 그래프,
도 3은 금속의 종류에 따른 적외선 흡수율을 나타내는 특성 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체의 유전체층 두께에 따른 특성 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체의 금속층과 유전체층의 층수에 따른 특성 그래프, 및
도 6은 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법으로 제조된 박막형 적외선 흡수체의 특성 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법으로 제조된 박막형 적외선 흡수체의 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 글라스(GLASS)기판을 준비하는 단계가 수행된다(S10).

이후, 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법은 상기 글라스 기판(10)에 증발 탈수법인 전자선 증착(Electron Beam Evaporation)공법으로 Ti를 증착하여 금속층(20)을 형성하는 단계가 수행된다(S20).

이때, 상기 `S20`단계에서 상기 금속층(20)으로 증착되는 상기 Ti의 두께는 10nm인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 Ti의 두께가 10nm일 때, 780nm~2000nm 파장 범위의 적외선 흡수율이 가장 우수하기 때문이다.

참고로, 도 2는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체의 금속층 두께에 따른 특성 그래프이다.

그리고, 본 발명에서 흡수체가 흡수하는 적외선은 파장이 780nm~2000nm 범위의 근적외선에 해당된다.

또한 이때, 상기 `S20`단계에서 상기 전자선 증착 공법에 의한 상기 Ti의 증착파워와 증착속도는 각각 50mA와 1nm/s인 것이 바람직하다.

한편, 상기 금속층(20)을 Ti로 형성하는 것은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 Ti에 의한 780nm~2000nm 범위의 적외선 파장 흡수율이 가장 우수하기 때문이다.

참고로, 도 3은 금속의 종류에 따른 적외선 흡수율을 나타내는 특성 그래프이다.

상기 Ti를 증착하는 상기 `S20`단계 후, 형성된 상기 금속층(20) 표면에 전자선 증착(Electron Beam Evaporation)공법으로 MgF2(30)를 증착하여 유전체층(30)을 형성하는 단계가 수행된다(S30).

이때, 상기 `S30`단계에서 상기 유전체층(30)으로 증착되는 상기 MgF2의 두께는 320nm인 것이 바람직하다.

왜냐하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 MgF2의 두께가 320nm일때, 780nm~2000nm 파장 범위의 적외선 흡수율이 가장 우수하기 때문이다.

참고로, 도 4는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체의 유전체층 두께에 따른 특성 그래프이다.

또한 이때, 상기 `S30`단계에서 상기 전자선 증착 공법에 의한 상기 MgF2의 증착파워와 증착속도는 각각 2mA와 2.5nm/s인 것이 바람직하다.

상기 `S30`단계 이후, 상기 Ti를 증착하는 상기 `S20`단계와 상기 MgF2(30)를 증착하는 상기 `S30`단계가 복수 회 반복 수행되어 상기 금속층(20)과 상기 유전체층(30)이 교대로 형성되는 단계가 수행된다(S40).

이때, 상기 Ti를 증착하는 상기 `S20`단계와, 상기 MgF2를 증착하는 상기 `S30`단계가 10회 반복수행되어, 상기 금속층(20)과 상기 유전체층(30)이 10층으로 증착되는 것이 바람직하다.

왜냐하며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(20)과 상기 유전체층(30)이 10층으로 증착한 경우, 780nm~2000nm 파장 범위의 적외선 흡수율이 가장 우수하기 때문이다.

참고로, 도 5는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체의 금속층과 유전체층의 층수에 따른 특성 그래프이다.

상술한 바와 같이 상기 `S10`단계 내지 상기 `S40`단계를 포함하는 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법으로 제조된, 박막형 적외선 흡수체는 도 6에 도시된 바와 같이, 대략 파장인 1250nm이상에서 적외선 흡수율을 95%이상인 것을 확인할 수 있다.

참고로, 도 6은 본 발명에 따른 박막형 적외선 흡수체 제조방법으로 제조된 박막형 적외선 흡수체의 특성 그래프이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 글라스 기판
20 : 금속층
30 : 유전체층

Claims (8)

1. (a) 글라스 기판(10)을 준비하는 단계;
   (b) 상기 글라스 기판(10) 표면에 Ti를 증착하여 금속층(20)을 형성시키는 단계;
   (c) 상기 금속층(20) 표면에 MgF₂를 증착하여 유전체층(30)을 형성시키는 단계; 및
   (d) 상기 Ti와 상기 MgF₂의 증착을 교대로 복수 회 반복 수행하여, 상기 금속층(20)과 상기 유전체층(30)이 교대로 적층된 복층으로 형성하는 단계;를 포함하되,
   상기 Ti와 상기 MgF₂가 교대로 증착되어, 상기 금속층(20)과 상기 유전체층(30)이 10층을 이루는 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 Ti은 전자선 증착(Electron Beam Evaporation)공법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 MgF₂은 전자선 증착(Electron Beam Evaporation)공법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 Ti는 10nm의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 MgF₂는 320nm의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 Ti의 증착파워와 증착속도는 각각 50mA와 1nm/s인 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 MgF₂의 증착파워와 증착속도는 각각 2mA와 2.5nm/s인 것을 특징으로 하는 박막형 적외선 흡수체 제조방법.
   
   
   

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